CHAVEZ ASCARRUZ_TESIS 2018.pdf

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y DE ENERGÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
“ELABORACIÓN Y CALIFICACIÓN DE UN
PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA GMAW
PARA LA FABRICACIÓN DE TUBERÍA
FORZADA CON MATERIAL ASTM A572
GR50. CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
ANGEL I, II Y III. PUNO”
TRABAJO ACADÉMICO PARA OPTAR EL TÍTULO
PROFESIONAL DE INGENIERO MECÁNICO
BACH. FERNANDO ROY CHÁVEZ ASCARRUZ
Callao, Febrero, 2018
PERÚ

DEDICATORIA
A Dios, Todopoderoso, fuente de vida e inagotable
misericordia, por acompañarme siempre en los
momentos más dificiles protegiéndome con su amor
e infinita bondad.
A mis padres, Amelia y Jorge, por haberme
permitido ser parte de la vida, de manera muy
especial a mi querida madre, Amelia, que con su
ejemplo, sacrificio y amor, me educó con valores
brindándome siempre su ayuda para alcanzar mis
metas.
A mi querida familia, abuelos, tios y primos por sus
oportunos consejos, apoyo y solidaridad supieron
demostrarme que siempre puedo contar con ellos.
A mis angelitos que estan en el cielo, que siempre
los tengo presente, me acompañan e iluminan mis
dias.

AGRADECIMIENTO
A Dios, por darme la vida, salud, fuerza y discernimiento
necesarios para el logro de mis objetivos, a Él la gloria y
la honra por siempre.
A los docentes de la facultad de Ingeniería Mecánica, por
sus fructíferas lecciones y experiencias profesionales
compartidas en las aulas.
Al asesor, Mg. Martín Sihuay, por sus observaciones y
recomendaciones pertinentes para mejorar y desarrollar el
presente trabajo.
A mis amigos y compañeros de trabajo, que facilitaron
información contribuyendo a la culminación de este
proyecto.

1
ÍNDICE
pág.
ÍNDICE 1
INTRODUCCIÓN 8
I. OBJETIVOS 10
1.1 Objetivo general 10
1.2 Objetivos específicos 10
II. ORGANIZACIÓN DE LA EMPRESA 11
2.1 Empresa Constructores y Mineros Contratistas Generales SAC 11
2.2. Estructura orgánica de la empresa 11
III. ACTIVIDADES DESARROLLADAS POR LA EMPRESA 13
3,1 Actividades desarrolladas por la empresa 13
3.1.1 Ingeniería 13
3.1.2 Obras civiles, hidráulicas, mineras y energéticas 13
3.1.3 Fabricación y montaje 13
3.2 Principales obras 14
IV. DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL PROYECTO DE INGENIERÍA 15
4.1 Descripción del tema 15
4.2 Antecedentes 17
4.3 Planteamiento del problema 21
4.4 Justificación 21
4.5 Marco teórico 22
4.5.1 Soldadura 22
4.5.2 Clasificación de procesos de soldadura 22
4.5.3 Soldabilidad 24
4.5.4 Carbono equivalente 24
4.5.5 Proceso GMAW (Gas Metal Arc Welding) 26
4.5.6 Ventajas y limitaciones del proceso GMAW 26
4.5.7 Equipo de soldadura GMAW 27
4.5.8 Parámetros de soldeo 28
4.5.9 Metal base A572 GR50 32
4.5.10 Metal de aporte 32

2
4.5.11 Precalentamiento 33
4.5.12 Discontinuidades en el proceso GMAW 34
4.5.13 Defectos de soldadura 35
4.5.14 Tipos junta y posición de soldeo 36
4.5.15 Ensayos no destructivos y destructivos 36
4.5.16 Especificación de procedimiento de soldadura (WPS) 39
4.5.17 Registro de calificación de procedimiento (PQR) 40
4.5.18 Definición de términos básicos 40
4.5.19 Marco normativo 42
4.6 Fases del proyecto 43
4.6.1 Inicio 43
a. Reconocimiento de los alcances iniciales del proyecto 44
b. Normativa 45
c. Requerimiento del cliente 45
4.6.2 Planificación 45
a. Elaboración de WPS preliminar 45
b. Cronograma de actividades 46
c. Soldabilidad del metal base 46
d. Tipo de soldadura 50
e. Definición de las variables 51
f. Desarrollo del WPS preliminar 53
Sección 1 Datos generales 56
Sección 2 Diseño de junta 56
Sección 3 Metal base 58
Sección 4 Metal de aporte 60
Sección 5 Posición, precalentamiento, 63
Sección 6 Características eléctricas 66
Sección 7 Características del proceso 67
Sección 8 Técnica 68
4.6.3 Ejecución 72
a. Preparación del cupón de prueba y de la junta 72
b. Desarrollo de la soldadura 73

3
c. Ensayos no destructivos 74
d. Ensayos destructivos 76
4.6.4 Seguimiento y control 79
4.6.5 Cierre 84
V. EVALUACIÓN TÉCNICO - ECONÓMICA 89
5.1 Evaluación técnica del proyecto 89
5.2 Evaluación económica del proyecto 90
VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 92
6.1 Conclusiones 92
6.2 Recomendaciones 93
VII. REFERENCIALES 96
7.1 Fuentes bibliográficas 96
7.2 Fuentes electrónicas 98
VIII. ANEXOS Y PLANOS 99
8.1 Anexos 99
Anexo 1: Certificado nivel II inspección visual 99
Anexo 2: Especificación A572/ A572M 100
Anexo 3: Certificado modelo del metal base A572 GR50 102
Anexo 4: ASME Sección IX tabla QW/QB-422 P number 103
Anexo 5: Guía básica de procesos y metales de aporte 104
Anexo 6: ASME Sección IX –tabla QW- 432 F number 105
Anexo 7: Especificación del metal de aporte 106
Anexo 8: AWS. Composición química del electrodo 107
Anexo 9: Tabla de precalentamiento mínimo 108
Anexo 10: Informe radiográfico 109
Anexo 11: Certificado nivel II - Radiografía 110
Anexo 12: Informe de ensayo de doblez 111
Anexo 13: Informe de ensayo de tracción 112
Anexo 14: Cronograma de actividades 113
8.2 planos 114
Plano 1. Pique de presión 114
Plano 2. Túnel de alta presión 115

4
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla N⁰ 1 Composición química del material A572 GR50 47
Tabla N⁰ 2 Tamaño o espesor máximo del material A572 GR50 49
Tabla N⁰ 3 Esfuerzo de tensión del material A572 GR50 50
Tabla N⁰ 4 Guía para seleccionar un proceso de soldadura 51
Tabla N⁰ 5 QW-255 Variables de proceso GMAW 52
Tabla N⁰ 6 QW-255 Variables de proceso GMAW-continuación. 53
Tabla N⁰ 7 Extracto de QW /QB-422 P number 58
Tabla N⁰ 8 QW-451.1 Ensayo de tensión y doblez transversal 59
Tabla N⁰ 9 Guía básica de procesos y metales de aporte para acero
estructural ASTM 61
Tabla N⁰ 10 Extracto de tabla QW-432 F- number 62
Tabla N⁰ 11 QW-442 A numbers 62
Tabla N⁰ 12 Resultados del ensayo de doblez 76
Tabla N⁰ 13 Resultados del ensayo de tensión 78
Tabla N⁰ 14 Check list del proyecto WPS GMAW 80
Tabla N⁰ 15 Evaluación económica del proyecto 91

5
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura N⁰ 1 Organigrama de la empresa CyM SAC 12
Figura N⁰ 2 Obras: Presa de relaves minera Ares Arequipa / carretera
Shapaja-Chazuta San Martin 14
Figura N⁰ 3 Clasificación de los procesos de Soldadura 23
Figura N⁰ 4 Esquema del proceso GMAW 26
Figura N⁰ 5 Partes del equipo GMAW 27
Figura N⁰ 6 Extremo libre del electrodo 28
Figura n⁰ 7 Influencia del voltaje en los cordones de soldadura 29
Figura N⁰ 8 Efecto de stick out manteniendo constante la tensión y la
velocidad de alimentación 30
Figura N⁰ 9 Gases utilizados en GMAW 31
Figura N⁰ 10 Forma del cordón en función del gas protector 32
Figura N⁰ 11 Nomenclatura del electrodo 33
Figura N⁰ 12 Tipos de discontinuidades 34
Figura N⁰ 13 Socavación 35
Figura N⁰ 14 Junta con penetración incompleta 35
Figura N⁰ 15 Junta con porosidad interna 35
Figura N⁰ 16 Tipos y posiciones de junta 36
Figura N⁰ 17 Banco de ensayo universal 38
Figura N⁰ 18 Matriz de ensayo 39
Figura N⁰ 19 Diagrama de fases del proyecto 43

6
Figura N⁰ 20 Diagrama de Graville 48
Figura N⁰ 21 Formato sugerido WPS QW-482 54
Figura N⁰ 22 Formato sugerido WPS QW-482 posterior 55
Figura N⁰ 23 Sección 1 (datos generales) formato QW-482 56
Figura N⁰ 24 QW 469.2 Junta a tope alterna 57
Figura N⁰ 25 Sección 2 (diseño de junta) formato QW-482 57
Figura N⁰ 26 Sección 3 (metal base) formato QW-482 60
Figura N⁰ 27 Metal de aporte utilizado ER70s-6 61
Figura N⁰ 28 Sección 4 (metal de aporte) formato QW-482 63
Figura N⁰ 29 QW-461.3 Posiciones de prueba de soldadura 64
Figura N⁰ 30 Sección 5 (posición/precalentamiento/
post calentamiento/gas) formato QW-482 66
Figura N⁰ 31 Sección 6 (características eléctricas) formato QW-482 67
Figura N⁰ 32 Sección 7 (características del proceso) formato QW-482 68
Figura N⁰ 33 Sección 8 (técnica) formato QW-482 69
Figura N⁰ 34 WPS preliminar completado 70
Figura N⁰ 35 WPS preliminar posterior completado 71
Figura N⁰ 36 Preparación del cupón de prueba 72
Figura N⁰ 37 Acabado aceptable del cordón de soldadura 74
Figura N⁰ 38 Ensayo de radiografía 75
Figura N⁰ 39 QW-463.1 (b) Distribución de especímenes en cupón 77
Figura N⁰ 40 Rotura de los especímenes de prueba 78
Figura N⁰ 41 Verificación de biseles del cupón de prueba 81

7
Figura N⁰ 42 Verificación de los parámetros eléctricos 82
Figura N⁰ 43 Verificación del precalentamiento 82
Figura N⁰ 44 Verificación durante el proceso de soldeo 82
Figura N⁰ 45 Verificación de limpieza entre pasadas 83
Figura N⁰ 46 Inspección visual entre pasadas 83
Figura N⁰ 47 Soldeo de tubería forzada 83
Figura N⁰ 48 PQR aprobado 85
Figura N⁰ 49 PQR aprobado (continuación) 86
Figura N⁰ 50 WPS calificado 87
Figura N⁰ 51 WPS calificado (continuación) 88

8
INTRODUCCIÓN
Hoy en día, la soldadura ha adquirido gran relevancia en los procesos
constructivos, no solo por la aparición de nuevas tecnologías respecto a
sus inicios, sino más bien, por significar un método de unión permanente
que involucra un producto de alto grado de calidad al menor costo posible
y de seguridad en su entorno. Para lograr lo antes mencionado se utilizan
procedimientos de soldaduras calificados, que garanticen que los
procesos de soldeo serán eficientes y cumplirán lineamientos y
recomendaciones de ciertos códigos o normas, ofreciendo una soldadura
de calidad con buenas propiedades mecánicas.
El presente trabajo académico titulado: “ELABORACIÓN Y CALIFICACIÓN
DE UN PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA GMAW PARA LA FABRICACIÓN
DE TUBERÍA FORZADA CON MATERIAL ASTM A572 GR50. CENTRALES
HIDROELÉCTRICAS ANGEL I, II Y III. PUNO”, se ha desarrollado en base a
la experiencia que desempeñé como responsable de calidad en taller
para la fabricación de tuberías forzadas del proyecto Centrales
Hidroeléctricas Ángel I, II y III, debido a que la empresa Constructores y
Mineros Contratistas Generales SAC, no contaba con un procedimiento
de soldadura que garantice la soldabilidad de las uniones, para este tipo
de fabricaciones.

9
Para ello, se adoptaron los lineamientos y recomendaciones del código
ASME sección IX 2015, se analizaron los parámetros que involucran un
procedimiento preliminar como son proceso de soldadura, material a
soldar, material de aporte, tipo de junta, características eléctricas entre
otros. Posteriormente se preparó el cupón de prueba de acuerdo a los
requerimientos del procedimiento preliminar, con la intervención de un
soldador con experiencia se procedió al soldeo de la junta con el proceso
predeterminado GMAW, y se realizó la inspección visual, antes, durante y
después de la soldadura, finalmente la habilitación de las probetas fue
necesaria para someterlos a ensayos no destructivos y destructivos
conforme se indican en el código ASME sección IX, los resultados de
dichos ensayos y su evaluación, concluyó con la validación del
procedimiento preliminar obteniéndose el PQR aprobado que respaldó a
nuestro WPS como CALIFICADO. Sobre esa base se pudo garantizar que
las uniones soldadas para la fabricación de tubería forzada tendrán una
buena soldabilidad y calidad.
El trabajo académico desarrollado servirá como guía para la elaboración
y calificación de procedimientos de soldaduras similares y contribuirá a
nuevas investigaciones referidos en el campo de la soldadura.

10
I. OBJETIVOS
1.1 Objetivo general
Elaborar y calificar el procedimiento de soldadura GMAW con material
A572 GR50, con la finalidad de garantizar la soldabilidad y calidad de las
uniones soldadas, permitiendo el inicio de la fabricación de tubería
forzada para las Centrales Hidroeléctricas ANGEL I, II y III. PUNO.
1.2 Objetivos específicos
 Establecer una metodología para la elaboración y calificación de un
procedimiento de soldadura GMAW con material A572 GR50 para
la fabricación de tubería forzada.
 Identificar y evaluar las variables esenciales y no esenciales para la
elaboración y calificación del procedimiento de soldadura GMAW.
 Elaborar y desarrollar instructivo del procedimiento específico de
soldadura. (WPS)
 Elaborar y desarrollar el registro de calificación del
procedimiento. (PQR)

11
II. ORGANIZACIÓN DE LA EMPRESA
2.1. Empresa Constructores y Mineros Contratistas Generales SAC
CyM, es una empresa peruana, que fue constituida el 5 de agosto de
1996, con RUC 20330546612, sus oficinas administrativas están
ubicadas en Ate, Calle Los Telares 259 Urbanización Industrial Vulcano,
y realiza sus actividades de fabricación en sus talleres de Santa Anita y
Lurín. Con poco más de 20 años ha logrado un sostenido crecimiento,
con importantes obras en el rubro construcción civil, hidráulica y minería.
2.2. Estructura orgánica de la empresa CyM CG SAC
La estructura orgánica de la empresa se puede ver mediante el
organigrama de la figura N⁰ 1; donde se observa la distribución de
jefaturas y gerencias, asimismo, me desempeñe como responsable de
calidad, realizando las funciones siguientes:
Elaboración:
 Y calificación de procedimientos específicos de soldadura
 De registros de calificación de procedimientos
 Y Calificación de habilidad de soldadores
 Del dossier de calidad de la fabricación en taller
Inspección en los procesos de:
 Fabricación
 Pintura
 Pre montaje en taller

12
FIGURA N⁰ 1
ORGANIGRAMA DE LA EMPRESA CyM SAC
Fuente: Elaboración propia
OFICINA TÉCNICA
OFICINA TÉCNICA

13
III. ACTIVIDADES DESARROLLADAS POR LA EMPRESA
3.1. Actividades desarrolladas por la empresa
CyM tiene participación en la industria nacional a través de construcción
de presas, canchas de lixiviación, obras viales, hidráulicas, explotación
minera y obras civiles en general.
Las principales actividades que realiza la empresa son:
3.1.1 Ingeniería.- Elabora ingeniería de detalle, planos de fabricación
para taller y montaje abarcando proyectos en las áreas minero-
metalúrgicas, hidrocarburos, hidromecánicos, electromecánicos y civiles.
3.1.2 Obras civiles, hidráulicas, mineras y energéticas.- Realiza la
construcción de carreteras, vías urbanas, presas hidráulicas, bocatomas,
canales de irrigación, presa de relaves, explotaciones mineras, canchas
de lixiviación, centrales hidroeléctricas líneas de transmisión, y
subestaciones.
3.1.3 Fabricación y Montaje.- Ejecuta la fabricación de estructuras y
montaje de equipos electromecánicos, bajo control de procedimientos de
trabajo y seguimiento de metas incluyendo las actividades de transporte,
inspección, prueba y entrega en funcionamiento.

14
3.2 Principales obras.- Entre las principales obras tenemos:
 Presa de relaves – Compañía Minera Ares. Arequipa. Ver figura N⁰2
 Presa de relaves Andaychagua Alto – Minera Volcan. Cerro de Pasco
 Carretera Shapaja-Chazuta. Dir. Regional San Martin.Ver figura N⁰2
 Explotación minera. Corihuarmi Minera IRL. Yauyos-Lima
 Carretera Sullana – Aguas Verdes. Provias MTC, Piura
 Movimiento de tierras Mina Pierina. Barrick Misquichilca. Ancash
 Cancha de lixiviación Carachugo. Minera Yanacocha. Cajamarca
 Cancha de lixiviación La Quinua 1, 2, 4 y 5. Minera Yanacocha.
Cajamarca
 Carretera de acceso a Jangas. Minera Pierina. Ancash
 Rehabilitación de carretera Huancayo- Imperial MTC. Junín
 Planta de tratamiento de aguas residuales. San Bartolo. Lima
 Carretera Ilo - Desaguadero tramo III. Provias MTC. Moquegua
FIGURA N⁰ 2
OBRAS: PRESA DE RELAVES MINERA ARES AREQUIPA / CARRETERA
SHAPAJA-CHAZUTA SAN MARTIN
Fuente: CyM SAC

15
IV. DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL PROYECTO DE
INGENIERÍA
4.1 Descripción del tema
En la última década, la producción de electricidad en el Perú se ha
duplicado gracias al crecimiento de la demanda y a la disponibilidad de
recursos, esto conllevó a la construcción de varias centrales
hidroeléctricas en el territorio nacional.
La primera central hidroeléctrica del país tuvo su origen en Huaraz en el
año 1884, cuando la empresa minera Tarjas la construyó para fines
productivos de su planta.
En los últimos años, la construcción de centrales hidroeléctricas en el
Perú ha estado liderada por empresas nacionales como Cemprotec, GSZ
Ingenieros, Haug, Comet y extranjeras como, Odebrecht, Alstom por citar
algunas.
La empresa CyM contratistas generales SAC no contaba con experiencia
en construcción de Centrales Hidroeléctricas, sino en gran parte, en obras
civiles y mineras, como carreteras, y canchas de lixiviación, lo más
próximo en obras hidráulicas, eran construcciones de canales de
irrigación y presas, pero en esta ocasión, decidió involucrarse con la
totalidad de la construcción de la Central Hidroeléctrica, desde el detalle
de la ingeniería, planificación, fabricación y montaje.

16
CyM aceptó construir para Generadora de energía del Perú, tres
Centrales Hidroeléctricas, Ángel I, II y III ubicadas en la provincia de
Carabaya, Puno. Las tres Centrales hidroeléctricas entregarán en
conjunto 60 MW (20 MW cada una) al sistema interconectado nacional
y conducirán agua a través de sus 1000 metros de longitud de tuberías
forzadas. Ver anexos: Planos N⁰ 1 y 2, páginas 114 y 115.
Para realizar la fabricación de tuberías, la empresa presentaba un
problema relevante, no contaba con documentación obligatoria y
necesariamente requerida, como es, la especificación del procedimiento
de soldadura (WPS), debido a que era la primera vez que se encargaba
de la fabricación de este tipo de estructuras, es decir, no existía archivo
documentario sobre procedimiento de soldadura para la fabricación de
tubería forzada. Además se requería optar por un tipo de proceso de
soldadura que no solo minimice los costos de fabricación, sino también,
entregue un adecuado aporte de calor durante el proceso y garantice a la
vez, la soldabilidad de las juntas y por ende la calidad de las soldaduras
De no contar con el procedimiento de soldadura planteado, la empresa,
no podía iniciar su proceso de fabricación de tuberías forzadas y de
hacerlo sin ningún procedimiento calificado, significaba acarrearse de
problemas de calidad para la fabricación antes durante y después de la
soldadura y por consiguiente, era predecible la aparición de defectos
exponenciales como fisuras, faltas de fusión, porosidades, etc., además

17
de lo que conlleva en problemas administrativos, costos de reparación y
tiempo de demora.
Por tanto, para la fabricación de tuberías forzadas era necesario contar
con un procedimiento de soldadura que garantice la soldabilidad de las
uniones soldadas, asimismo contar con soldadores calificados para dar
inicio a la fabricación y cumplir con los plazos de entrega,
El presente informe profesional titulado: “Elaboración y calificación de un
procedimiento de soldadura GMAW para tubería forzada con material
ASTM A572 GR50 - Centrales Hidroeléctricas Ángel I, II y III – PUNO”
brindó la solución al problema que se presentó en la empresa,
determinándose una idónea calificación del procedimiento de soldadura
de acuerdo a criterios de aceptación de la norma ASME sección IX 2015.
4.2 Antecedentes
Internacionales
CAISAGUANO (2013). En su tesis titulado “Desarrollo de
procedimiento de soldadura, calificación de soldadores y control de
calidad de estructuras soldadas de acuerdo con AWS D1.1”, estudia
el autor, tres temas del código AWS D1.1 2010, procedimiento de
soldadura, habilidad del personal de soldadura y control de calidad de
estructuras de acero. Con esta información se desarrollaron
procedimientos guía de elaboración de WPS’s calificados y precalificados,

18
calificación de soldador, operador de soldadura y un sistema de
procedimientos de control de calidad.
El autor concluye que: “Se desarrolló una metodología para una adecuada
comprensión del código AWS D1.1 y en función a esto se ha podido
realizar los procedimientos guía para: Los WPS’s precalificados y
calificados, la calificación de la habilidad del personal de soldadura, el
control de calidad de soldaduras de producción en estructuras de acero,
los criterios de aceptación para inspección de soldadura para los métodos
de inspección visual, líquidos penetrantes, partículas magnéticas, y
ultrasonido.”
La presente investigación se relaciona con el trabajo anterior porque
estudia la calificación de procedimientos de soldadura y elaboración de
instructivos mediante el uso de un código específico.
LUNA, TELLEZ, GONZALES (2012). En su tesis titulado: “Reparación de
ductos de acero al carbono que transportan gas” según los autores, la
tesis tiene por objetivo: “Elaborar la especificación de soldadura para
lograr soldaduras sanas en la instalación de envolventes metálicas para
reparar un ducto de acero al carbono de 10 pulgadas de diámetro
nominal con espesores menores de 0,25 pulgadas que transportan gas
dentro de los limites terrestres, el cual no puede sacarse de operación
para ser reparado y cumplir con los requerimientos de seguridad y
mantenimiento de tuberías requeridos en las normas aplicables.”

19
El autor concluye que utilizó normas mexicanas aplicables a ductos
complementadas con normas extranjeras, también concluye que para: “la
calificación del procedimiento y soldadores consistió en la supervisión,
control de calidad en la preparación, alineación y aplicación de soldadura
antes durante y después del proceso de soldadura…”
El trabajo anterior guarda relación con el presente informe, porque
permite conocer un método para realizar la calificación del procedimiento
de soldadura y soldadores realizando la instalación de una envolvente
metálica en una sección de tubería.
Nacionales
LUNA (2015). En su tesis titulado “Evaluación del procedimiento de
soldadura de la unión disímil entre acero API 5L X70 PSL1 y ASTM
A707 L5 F65”, presentó como objetivo general de la tesis, el de calificar
el procedimiento de soldadura para la unión entre la brida y la tubería
antes mencionadas, con la finalidad de asegurar su implementación en el
sistema de transporte de gas natural por ductos.
El autor tiene por conclusiones más relevantes: “La especificación de
procedimiento de soldadura para tubería de acero API 5L X70 PSL1 y
brida ASTM A707 L5 F65 quedó calificada, aplicando el Código ASME,
Sección IX.

20
La utilización conjunta de los procesos de soldadura GTAW para los
pases de raíz y SMAW para los de relleno, proporciona una opción para
realizar soldaduras de muy buena calidad en un tiempo relativamente
corto. Asimismo, aunque las resistencias mecánicas de los consumibles
empleados difieren en 10 ksi (70 ksi para GTAW y 80 ksi para SMAW), la
resistencia mecánica del cordón es homogénea debido a la dilución que
se da entre los materiales de aporte.
No se requiere modificación de variables esenciales en esta
especificación de procedimiento de soldadura ya que se encuentra
debidamente calificada; por consiguiente, el soldador, ejecutor del
procedimiento queda también automáticamente calificado para realizar
uniones soldadas según este WPS.”
La tesis anterior se relaciona con el presente informe porque muestra una
metodología para la calificación de procedimiento de soldadura en base a
lineamientos del código ASME sección IX.
PACHECO (2016). En su informe titulado: “Elaboración y calificación
de un procedimiento de soldadura de una tubería Incoloy 800 en la
planta de proceso de hidrogeno. La Pampilla”
El autor presenta como objetivo principal: “Elaborar y calificar un
procedimiento de soldadura en tuberías de Incoloy 800, según ASME
sección IX, con el fin de garantizarla soldabilidad de las uniones soldadas
y el montaje de tuberías en la planta de hidrógeno”.

21
Asimismo el autor concluye: “la realización de una metodología adecuada
nos permitió la realización del procedimiento de soldadura ya que esta
metodología nos brindará una guía de cómo elaborar un procedimiento de
soldadura siguiendo los lineamientos del ASME sección IX.
Para la elaboración del procedimiento de soldadura se seleccionó el
diseño de junta, el material de aporte y el proceso de soldadura
adecuado, elementos más importantes en la aprobación del
procedimiento de soldadura.
El informe anterior nos permitió saber, la metodología utilizada para el
desarrollo de la elaboración y calificación del procedimiento, como guía
para el presente informe.
4.3 Planteamiento del problema
¿Cómo elaborar y calificar un procedimiento de soldadura GMAW con
material ASTM A572 GR50 que garantice la soldabilidad y calidad de las
uniones soldadas permitiendo el inicio de la fabricación de tubería forzada
del proyecto Centrales Hidroeléctricas Ángel I, II y III Puno?
4.4 Justificación
El presente trabajo de investigación presenta:
Justificación práctica, porque mediante la elaboración y la calificación
del procedimiento de soldadura GMAW con material ASTM A572 GR50

22
se resolverá la falta de documentación técnica en la empresa CyM que
permitirá iniciar la fabricación de tubería forzada del proyecto Centrales
Hidroeléctricas Ángel I, II y III – Puno, garantizando la soldabilidad y
calidad de las juntas soldadas.
Además presenta justificación metodológica porque la metodología
aplicada, al probarse su validez, servirá como guía práctica para
adoptarse y estandarizarse al elaborar procedimientos de soldadura,
siguiendo una secuencia idónea de actividades para la calificación del
procedimiento con resultados satisfactorios.
4.5 Marco teórico
4.5.1 Soldadura
Es el resultado de aplicar un proceso para unir dos metales o no metales
mediante calentamiento a una temperatura de fusión o soldeo, con
aplicación de presión y metal de aporte o sin empleo de uno de ellos.
(CESOL 2013)
4.5.2 Clasificación de procesos de soldadura
Existe varias formas de clasificación de los procesos de soldadura, uno
de ellos por el tipo de energía empleado: Soldadura por fusión y
soldadura por presión. Ver figura N⁰ 3, página 23.

23
Soldadura por presión
Proceso por el cual, se somete a las piezas de contacto, a una presión
adecuada, logrando la adhesión y eliminación capas de óxido y
humedad.
Soldadura por fusión
Proceso donde interviene la energía térmica, cuando se emplea energía
térmica, la temperatura debe ser inferior a la temperatura de fusión de las
piezas a soldar, tiene por finalidad reducir la tensión de fluencia de las
piezas que se sueldan, así como disociar los óxidos y volatilizar la
humedad. (Soldexa 2010)
FIGURA N⁰ 3
CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE SOLDADURA
Fuente: Manual Soldexa

24
4.5.3 Soldabilidad
Es la facilidad que tiene un material para ser unido garantizando
propiedades mecánicas requeridas para su puesta en servicio. Desde el
punto de vista metalúrgico, es el proceso de soldeo que implica obtener
propiedades físico - químicas satisfactorias, algunas de estas propiedades
pueden ser: Resistencia a la fatiga, resistencia a la corrosión, ductilidad,
tenacidad.
Generalmente, para decir que un material tiene buena soldabilidad tiene
que cumplir las siguientes condiciones: ser tenaz y que su composición
química no represente fragilidad. (FOSCA. 2007)
4.5.4 Carbono equivalente
Es un método que sirve para predecir el grado de soldabilidad de un
material. Como el carbono es el elemento que afecta la templabilidad y
dureza del acero, y la templabilidad es inversamente proporcional a la
soldabilidad del acero, se puede inferir que un acero con buena
templabilidad tiene una difícil soldabilidad. Por ello, es preferible evitar
que el acero se transforme en martensita durante el proceso de soldeo
debido a las altas temperaturas y al enfriamiento brusco del material.
El carbono equivalente (CE) es un número que permite relacionar la
composición química de un acero con su tendencia a presentar
estructuras frágiles y la posibilidad de fisurarse durante o después del
soldeo. (FOSCA 2007)

25
Existen diversas expresiones para calcular el carbono equivalente.
La fórmula 1, que propone el International Institute of Welding es (FOSCA
2007):
(1)
No existen restricciones para el uso de esta fórmula (1); no obstante, se
recomienda aplicarla en aquellos casos en que el porcentaje de carbono
en el acero sea mayor al 0.12%.
Si el porcentaje de carbono es igual o menor a 0.12%, se recomienda
emplear la fórmula 2 (API. 2013)
(2)
El criterio empleado con el carbón equivalente consiste en que, cuanto
más alto es su valor el acero tendrá dificultades para ser soldado. Por
ello se recomienda para evitar fisuración en frío por presencia de
estructuras frágiles, que el carbono equivalente no supere el rango
0.35 - 0.40. De acuerdo a esto, se puede afirmar que la soldabilidad de
los aceros en función de su CE es:
 Aceros con un CE < 0.2 - 0.4% poseen buena soldabilidad
 Aceros con un CE > 0.4% tienen riesgo de figuración en frío en la ZAC
(FOSCA. 2007)

26
4.5.5 Proceso GMAW (Gas Metal Arc Welding)
Según HERNÁNDEZ (2010). El soldeo por arco eléctrico con protección de gas, es un
proceso de soldeo en el cual el calor necesario es generado por un arco que se
establece entre un electrodo consumible y el metal que se va a soldar.
El electrodo es un alambre macizo, desnudo que se alimenta de forma continua
automáticamente y se convierte en el metal depositado según se consume.
El electrodo, arco metal fundido y zonas adyacentes del metal base, quedan protegidos
de la contaminación de los gases atmosféricos mediante una corriente de gas que se
aporta por la tobera de la pistola, concéntricamente al alambre electrodo (p.292). Ver
esquema del proceso en fig. N⁰4
FIGURA. N⁰ 4 ESQUEMA DEL PROCESO GMAW
Fuente: Esquicha 2017
Según, ESQUICHA (2017) enunció que: Se denomina MIG, cuando la protección
gaseosa es un gas inerte ya sea el Argón o el Helio; y como MAG cuando usa gases
activos como es el CO2 y sus mezclas. La diferencia de estos dos procesos es el gas
que utilizan, el resto de los componentes del equipo son iguales. Estos procesos son
altamente productivos debido a su alimentación continua del material de aporte y por el
uso de elevadas densidades de corriente. (p.7)
4.5.6 Ventajas y limitaciones del proceso GMAW
Ventajas del proceso GMAW
• Puede utilizarse para el soldeo de cualquier tipo de material.

27
• El electrodo es continuo, por lo que se aumenta la productividad al no tener que
cambiar de electrodo y la tasa de deposición es más elevada. Se pueden conseguir
velocidades de soldeo mucho más elevadas que con el electrodo recubierto SMAW.
• Se puede realizar el soldeo en cualquier posición.
• Se pueden realizar soldaduras largas sin que existan empalmes entre cordones,
evitando así las zonas de peligro de imperfecciones.
• No se requiere eliminar la escoria ya que no existe. HERNANDEZ (2010) (P.292)
Limitaciones del proceso GMAW
• El equipo de soldeo es más costoso, complejo y menos transportable que el de SMAW.
• Es difícil de utilizar en espacios restringidos, requiere conducciones de gas y de agua
de refrigeración, tuberías, botellas de gas de protección, por lo que no puede emplearse
en lugares relativamente alejados de la fuente de energía.
• Es sensible al viento y a las corrientes de aire, por lo que su aplicación al aire libre es
limitada. . HERNANDEZ (2010) (p 292)
4.5.7 Equipo de soldadura GMAW
En la figura N⁰ 5, se puede ver el equipo MIG/MAG y sus componentes:
FIGURA N⁰ 5
PARTES DEL EQUIPO GMAW
Fuente: demaquinasyherramientas 2018
1. Caudalímetro, 2.Pistola, 3. Regulador de presión, 4. Cilindro de gas, 5. Manguera del
cilindro de gas, 6. Electrodo, 7. Fuente de energía, 8. Amperímetro, 9. Voltímetro, 10.
Cable de potencia, 11. Cable de retorno, 12. Pinza de masa, 13, Alimentador del alambre

28
4.5.8 Parámetros de soldeo
Los parámetros fundamentales que entran a formar parte de las características de
soldeo, y por tanto de la calidad de soldadura, son:
• Tensión
• Velocidad de alimentación
• Longitud libre del alambre o “stick-out”
• Velocidad de desplazamiento
• Polaridad
• Ángulo de inclinación de la pistola
• Gas de protección
 Relación entre los parámetros
La tensión se mide en voltios (V) y es regulable en la fuente de energía, o bien a
distancia desde la unidad alimentadora de alambre. Se transmite de forma regular desde
la fuente al alambre, sin embargo se distribuye entre la prolongación del alambre y el
arco de un modo desigual. Aproximadamente el 90% de la energía se concentra en el
arco y el 10% restante en el alambre (ver fig. N⁰ 6). Por tanto, cuanto mayor sea la
longitud del arco mayor será la tensión.
La intensidad, sin embargo, está muy relacionada con la velocidad de alimentación del
alambre, de forma que cuanto mayor es la velocidad de alimentación mayor es la
intensidad.
La tasa de deposición también está muy relacionada con la intensidad; cuanto mayor es
la intensidad más rápidamente se producirá la fusión y, por tanto, la deposición. Se
pueden establecer así las siguientes equivalencias:
Intensidad…equivalente a velocidad de alimentación del alambre
Tensión…. Equivalente a: longitud de arco (HERNANDEZ 2010) (p.313)
FIGURA N⁰ 6 EXTREMO LIBRE DEL ELECTRODO
Fuente: Hernández 2017

29
La tensión o voltaje influye en los cordones de soldadura, cuando el
voltaje aumenta, la penetración disminuye, asimismo la sobremonta
del cordón disminuye y el metal depositado se mantiene (ESQUICHA
2017). Ver figura N⁰ 7
FIGURA N⁰ 7
INFLUENCIA DEL VOLTAJE EN LOS CORDONES DE SOLDADURA
 Stick out (extensión libre del alambre/ electrodo)
El extremo libre del alambre es la distancia desde el tubo de contacto hasta el extremo
del alambre y está relacionada con la distancia entre el tubo de contacto y la pieza a
soldar. Esta variable tiene suma importancia para el soldeo y en especial para la
protección del baño de fusión.
Cuando aumenta el extremo libre del alambre la penetración se hace más débil y
aumenta la cantidad de proyecciones. Éstas pueden interferir con la salida del gas de
protección y una protección insuficiente puede provocar porosidad y contaminación
excesiva.
La mayoría de los fabricantes recomiendan longitudes de 6 a 13 mm para transferencia
por cortocircuito y de 13 a 25 mm para otros tipos de transferencia. Disminuyendo la
longitud en transferencia por cortocircuito, aunque la tensión suministrada por la fuente
de energía sea baja, se consigue buena penetración.
En la siguiente figura se ha representado la influencia de la variación de la distancia
entre el tubo de contacto y la pieza. (HERNANDEZ 2010) (p.315).Ver figura N⁰ 8

30
FIGURA N⁰ 8
EFECTO DE STICK OUT MANTENIENDO CONTANTE LA TENSION Y LA
VELOCIDAD DE ALIMENTACION
Fuente: Hernández 2010
 Velocidad de desplazamiento
Si se mantienen todos los demás parámetros constantes, cuanto menor sea la velocidad
de soldeo mayor será la penetración. Sin embargo una pistola se puede sobrecalentar si
se suelda con intensidad alta y baja velocidad de soldeo. Una velocidad de soldeo alta
producirá una soldadura muy irregular. (HERNANDEZ 2010) (p.315)
 Polaridad
Para la mayoría de las aplicaciones del soldeo GMAW se utiliza la polaridad inversa
(DC+) ya que se obtiene un arco estable, con una buena transferencia de metal de
aportación, pocas proyecciones, un cordón de soldadura de buenas características y
gran penetración.
La polaridad directa (DC-) casi no se utiliza porque, aunque la tasa de deposición es
mayor, generalmente solo se consigue transferencia globular.
La corriente alterna no se utiliza en el soldeo MIG/MAG ya que el arco se hace inestable
y tiende a extinguirse. (HERNANDEZ 2010) (p.316)
 Ángulo de inclinación de la pistola (ángulo de desplazamiento)
Cuando se utiliza la técnica de soldeo hacia delante disminuye la penetración y el cordón
se hace más ancho y plano, por lo que se recomienda para el soldeo de pequeños

31
espesores. La máxima penetración se obtiene con el soldeo hacia atrás con un ángulo
de desplazamiento de 25º. Para la mayoría de las aplicaciones se utiliza el soldeo hacia
atrás con un ángulo de desplazamiento de 5-15º. (HERNANDEZ 2010) (p.316)
 Gases de protección
El objetivo fundamental del gas de protección es la de proteger al metal fundido de la
contaminación por la atmósfera circundante. Muchos otros factores afectan a la elección
del gas de protección. Algunos de estos son: material a soldar, modo de transferencia
del metal de aportación, penetración y forma del cordón, velocidad de soldeo y precio
del gas. (HERNANDEZ 2010) (p.312)
Los gases protectores se clasifican en dos grupos inertes y activos. Ver
figura N⁰9
FIGURA N⁰ 9
GASES UTLIZADOS EN GMAW
De otro lado, la composición del gas de protección y la mezcla de gases
pueden influenciar sobre la forma del cordón, como se puede apreciar en
la siguiente figura N⁰ 10.

32
FIGURA N⁰ 10
FORMA DEL CORDÓN EN FUNCIÓN DEL GAS PROTECTOR
Fuente: Manual Soldexa 2010
4.5.9 Metal de base A572 GR50
El metal base A572 GR50 es un acero de alta resistencia. La
especificación técnica para este metal base, consigna las características
químicas de su composición y sus propiedades mecánicas, de los 5
grados: 42, 50, 55, 60 y 65, asimismo los espesores que existen en el
mercado, este metal base está destinado a construcciones sean
remachadas, atornilladas o soldadas. (ASTM Standard A572 2003). Ver
anexo N⁰ 2
4.5.10 Metal de aporte
La selección del metal de aporte, depende de dos características
principales: tener propiedades físico químicas iguales o superiores que las

33
del metal base y obtener un cordón de alta calidad. (CESOL 2007) (Tema
1.8, p 55). Su clasificación para materiales de aportes para acero según
AWS A5.18 se muestra, en el anexo N⁰ 8, y la nomenclatura del electrodo
en la siguiente figura N⁰ 11.
FIG. N⁰ 11
NOMENCLATURA DEL ELECTRODO
Fuente: Cesol 2013
4.5.11 Precalentamiento
Consiste en elevar la temperatura de una pieza hasta una temperatura especifica según
condiciones y especificaciones, buscando reducir en la aplicación de soldadura
agrietamientos debido a la velocidad de enfriamiento, el cual al calentar la pieza reduce
esta velocidad y a su vez las tensiones generadas permitiendo una mejor compactación
en la microestructura del material de aporte y el material base, procedimiento que según
la consigna del código AWS D1.1: 2010 sección 3 título 3.5 (Requerimiento de la
temperatura mínima de precalentamiento e interpase) debe ser usada para prevenir
fisuración según tabla 3.2 (Temperatura mínima de precalentamiento precalificado y de
interpase). Ver anexo N⁰ 9
Actualmente existen numerosos métodos para poder determinar a través de cálculos y
códigos la necesidad de precalentar una soldadura, en ellos se considera factores que
pueden influir en la calidad de la soldadura debido a la susceptibilidad de fisuración en
frío, estos pueden ser por composición química, nivel de hidrógeno, espesor de las
piezas, grados de restricción entre muchas otras. Estos métodos consideran la formación
de microestructuras frágiles en la ZAC de la soldadura y su comportamiento ante la
presencia de hidrógeno en la misma.
El Diagrama de Graville, (ver figura N⁰ 20 página 48) es utilizado normalmente para
evaluar la posibilidad de aplicación de precalentamiento o tratamiento térmico post-
soldadura a través de la composición química del acero, dependiendo la zona donde se
referencie el carbono equivalente se puede determinar el procedimiento a seguir; se
consideran en el diagrama tres zonas las cuales se clasifican de la siguiente manera:
Zona I: Aceros de bajo carbono y bajo endurecimiento donde la fisuración es imposible,
pero puede ocurrir con alto hidrógeno o alto nivel de restricción. 

34
Zona II: Aceros con mayor porcentaje de carbono, el riesgo de presentar fisuración en la
ZAC puede ser evitado mediante un control de la velocidad de enfriamiento o por medio
de aporte térmico, considerando las pautas del AWS D1.1: 2010 tabla 3.2 sección 3
(Temperatura mínima de precalentamiento precalificado y de interpase) Ver anexo N⁰ 9.
Zona III: Aceros con elevado porcentaje de carbono y alto endurecimiento y en todas las
condiciones de soldadura se pueden presentar microestructuras susceptibles a fisuras,
por lo que se debe aplicar procesos de bajo hidrógeno, precalentamiento y proceso de
post-soldadura. (GONZALES 2015) (p. 53).
4.5.12 Discontinuidades en el proceso GMAW
La figura N⁰ 12 muestra los tipos de discontinuidades más comunes
ocurridos en el proceso de soldadura GMAW:
FIGURA N⁰ 12
TIPOS DE DISCONTINUIDADES
Fuente: Barrera y otros. 2015

35
4.5.13 Defectos de soldadura
FIGURA N⁰ 13
SOCAVACIÓN
Fuente: AWS. Welding Handbook-novena edición
FIGURA N⁰ 14
JUNTA CON PENETRACIÓN INCOMPLETA
FIGURA N⁰ 15
JUNTA CON POROSIDAD INTERNA

36
4.5.14 Tipos de junta y posición de soldeo
Una junta es una unión de dos o más elementos producidos por la
aplicación de un proceso de soldeo en diferentes posiciones, entre los
tipos de junta y sus posiciones tenemos. Ver figura N⁰ 16
FIGURA N⁰ 16
TIPOS Y POSICIONES DE JUNTA
Fuente: fsuweldprof.weebly 2018
4.5.15 Ensayos no destructivos y destructivos
Ensayos no destructivos
Son aquellos que no destruyen la pieza o estructura y están orientados a
la detección de discontinuidades que vayan a limitar las condiciones de
servicio, sirven para determinar la calidad de los materiales. La selección
del tipo de ensayo será en función de tipo y origen de la discontinuidad,
proceso de manufactura, accesibilidad, nivel de sensibilidad requerido.

37
 Inspección Visual
Es el ensayo de mayor aplicación y donde el equipo principal es el ojo
humano, es de fácil y rápida aplicación, no requiere equipo especial solo
debe poseerse buena visión. En la inspección de soldadura se pueden
utilizar galga como instrumento de ayuda, se puede realizar antes durante
y después de la soldadura (CESOL 2013, Tema 4.8.1)
 Radiografía
Es un procedimiento que consiste en atravesar un componente mediante
un haz de radiación electromagnética ionizante rayos gamma o rayos x.
Esta radiación será absorbida por las discontinuidades de la pieza
atravesando el otro lado de la pieza e impregnando en una película con
una radiación distinta que luego de su revelado mostrará las
discontinuidades de la pieza. (CESOL 2013, Tema 4.8.4)
Ensayos destructivos
Son aquellos ensayos cuya operación originan la destrucción del material
o parte de ella, tiene por finalidad comprobar la aptitud de los materiales
para su empleo, es decir que las propiedades mecánicas y químicas
cumplan los requisitos pre establecidos. Son usados para calificar
procedimientos de soldadura y operadores de máquinas de soldar, como
para determinar las propiedades mecánicas y metalúrgicas de un
material. (CESOL 2013, Tema 2.23)

38
 Ensayo de tracción
Se utiliza para determinar las propiedades mecánicas del material como
esfuerzo de tensión, límite de fluencia, alargamiento, etc.
La probeta es sometida a constante carga terminando en la rotura del
material, puede determinarse mediante este ensayo el esfuerzo al cual se
somete el cupón dividiendo la carga aplicada entre el área transversal de
la misma , y la deformación se obtiene dividiendo el alargamiento total
entre la longitud inicial. (CESOL 2013, Tema 2.23). Ver figura N⁰ 17
FIGURA N⁰ 17
BANCO DE ENSAYO UNIVERSAL
Fuente: CESOL 2013
 Ensayo de Doblado
La finalidad de este ensayo es determinar la ductilidad y la calidad del
material de la soldadura, se realiza mediante el doblado de la probeta en
forma de u, para luego examinar la zona doblada, se utiliza este ensayo
para calificar procedimiento, habilidad de soldadores y operadores de

39
máquinas de soldar: Los ensayos de doblez pueden ser: Doblez
transversal de lado, doblez transversal de raíz, doblez transversal de
cara, doblez longitudinal de cara y doblez longitudinal de raíz (CESOL
2013). Ver figura N⁰ 18
FIGURA N⁰ 18
MATRIZ DE ENSAYO DE DOBLEZ
Fuente: ASME Sección IX 2015
4.5.16 Especificación de procedimiento de soldadura (WPS)
Es un documento que contiene las directrices para elaborar soldadura de
elementos dentro de sus alcances, contiene las variables esenciales y
no esenciales relacionadas a cada proceso.
No permite el cambio de variables esenciales sin recalificación del
procedimiento, solo se permite cambiar las variables no esenciales pues
no afectan las propiedades mecánicas del material.

40
Las variables esenciales son aquellas que al ser cambiadas pueden
afectar las propiedades mecánicas de la soldadura y requieren
necesariamente recalificación. Algunas de ellas son, proceso de
soldadura, metal de aporte, número P del metal base, entre otras.
Existen otras variables denominadas suplementarias esenciales, que
requiere prueba de impacto, debido a que están relacionadas con la
fuerzas de impacto a que se somete a la soldadura y se deben realizar
pruebas cuando son requeridas
No hay un formato que sea obligatorio de WPS, estos pueden variar en
su forma pero siempre deben contener la información necesaria que
satisfaga las necesidades y exprese toda la información. (ASME IX 2015)
4.5.17 Registro de calificación de procedimiento (PQR)
Es un registro real de la calificación de procedimiento de soldadura.
Contiene datos obtenidos durante el desarrollo de la soldadura y los
resultados de los ensayos a los que fueron sometidos los especímenes de
prueba, es decir contiene las variables esenciales y no esenciales
empleados en el procedimiento y las variables suplementarias cuando se
requiere. Este documento respalda a WPS. (ASME IX 2015)
4.5.18 Definición de términos básicos
API.- Instituto Americano del Petróleo
ASME.- American Society of Mechanical Engineers, Sociedad Americana
de Ingenieros Mecánicos.

41
ASTM: American Society for Testing Materials, Sociedad Americana para
el Ensayo de Materiales
AWS, American Welding Society, Sociedad Americana de Soldadura,
Central hidroeléctrica Instalación que utiliza energía hidráulica para la
generación de energía eléctrica
Código.- Compendio de reglamentos organizados sistemáticamente, que
definen las condiciones sobre el diseño, materiales, construcción,
fabricación, personal, montaje, instalación, inspección, reparación,
mantenimiento u operación de equipos y /o elementos soldados.
Control: Es la acción de controlar. Comprobar, inspeccionar, verificar.
(Real academia de la lengua española)
Especificación: Documento que describe los requisitos técnicos para un
material, producto, sistema o servicio.
Inspección: Es la acción de inspeccionar, examinar reconocer
atentamente una cosa. (Real academia real de la lengua española)
Norma: Documento técnico normativo que plantea el por qué, cómo, con
qué y para qué de la construcción de un elemento o conjunto soldado.
Procedimiento: Son los elementos detallados de un proceso,
instrucciones detallados o método usado para producir un resultado
específico. (AWS A3.0:2001)
Proceso: Es conjunto de actividades mutuamente relacionadas o que
interactúan, las cuales transforman elementos de entradas en resultados.

42
Tubería forzada: Tubería de una central hidroeléctrica, que lleva agua
desde el canal o embalse hasta la turbina.
Varillón: Tubería forzada compuesta de dos o más tuberías en línea
unidas por juntas circunferenciales.
4.5.19 Marco normativo
El marco normativo aplicable al proyecto, se fundamentó en los siguientes
documentos:
 ASME Sección IX Qualification standard for Welding, Brazing and
Fusing Procedures, Welders Brazers, and Welding, Brazing and
Fushing operators 2015
 ASTM Standard Speciﬁcation for A572/ A572M 2007
 AWS D1.1/D1 Código de acero estructural 2010
 ANSI/AWS 3.0. Norma de términos y definiciones de Soldadura. 2001
 ASME Sección VIII Rules for Construction Presure Vessels. 2010

43
4.6 FASES DEL PROYECTO
El proyecto se desarrolló en 5 fases: Inicio, planificación, ejecución,
seguimiento y control, cierre; como se puede ver en la figura N⁰ 19
FIGURA N⁰ 19
DIAGRAMA DE FASES DEL PROYECTO
4.6.1 Inicio
En esta fase se desarrollaron tres puntos principales:
ELABORACIÓN
Y
CALIFICACIÓN
DEL
PROCEDIMIENTO
DE
SOLDADURA
INICIO
ALCANCES INICIALES DEL
PROYECTO
NORMATIVA
REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE
PLANIFICACIÓN
ELABORACIÓN DEL WPS PRELIMINAR
CRONOGRAMA
SOLDABILIDAD
TIPO DE SOLDADURA
DEFINICIÓN DE VARIABLES
EJECUCIÓN
PREPARACIÓN DEL CUPON DE
PRUEBA
DESARROLLO DE LA SOLDADURA
ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS
ENSAYOS DESTRUCTIVOS
SEGUIMIENTO Y
CONTROL
INSPECCIÓN VISUAL
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DE
ENSAYOS
CIERRE
PQR APROBADO
WPS CALIFICADO

44
a) Reconocimiento de los alcances iniciales del proyecto
Fue relevante reconocer qué alcances iniciales presentaría la
elaboración y calificación de un WPS dentro del contexto del proyecto
de fabricación de tubería forzada para las Centrales Hidroeléctricas
Ángel I. II y III, es decir, conocer más detalles de la estructura a
fabricar.
Se requerían fabricar tuberías forzadas a partir de planchas
suministradas por el cliente cuyo tipo de material fue A572 GR50,
mediante procesos de habilitado y rolado se conformaban tubos con
juntas longitudinales, la soldadura de dichas juntas deberían realizarse
en taller, posteriormente con dos o tres tubos soldados
longitudinalmente, se armaría un varillón con juntas circunferenciales,
estos a su vez, iban a formar parte de una línea de ductos verticales
(pique) y ductos horizontales con pendiente, teniendo como límite
superior la cámara de carga y como límite inferior a la turbina en la
casa de máquinas. Ver planos 1 y 2. Los diámetros de las tuberías a
soldar comprendían los 800mm, 1000mm y 1600mm con espesores de
plancha de 9mm, 12mm, 16mm, 19mm, 25mm y 50mm. Las juntas a
soldar tendrían: longitudinales de 2400mm y 3000mm de largo,
mientras las juntas circunferenciales en promedio de 5090 mm de
largo.

45
b) Normativa
Para la elaboración del procedimiento de soldadura fue necesario
seleccionar el código ASME sección IX - 2015, documento principal,
que contempla los lineamientos generales de soldaduras, calificación
de procedimientos de soldadura, calificación de habilidades de
soldadura. Los alcances de este código cubren el tipo de tubería
forzada que se requería fabricar. Asimismo se utilizaron fuentes
auxiliares como se mencionó en 4.5.19 pág. 42
 Requerimientos del Cliente
Este punto fue de suma importancia, debido a que el cliente nos indicó
solicitudes con ciertas limitaciones, como: tiempo de fabricación sin
demoras, preferencia por un proceso de soldadura de bajo costo y alto
rendimiento, material base, tipo de juntas. Por tanto, era necesario
conocer, comprender y tomar en cuenta las necesidades del cliente
para satisfacer sus requerimientos.
4.6.2 Planificación
En esta fase se entró más al detalle de las actividades y los plazos
para llevar a cabo el proyecto.
a) Elaboración del WPS preliminar
Una vez conocidas las características iniciales del proyecto, como parte
de la planificación se inició la elaboración del WPS preliminar

46
comenzando con el cronograma de actividades, luego con la
verificación de la soldabilidad del material base A572 GR50 que iba a
ser sometido a prueba, se optó por el tipo de proceso de soldadura a
utilizar y se realizó la definición de variables esenciales, no esenciales
que iban a intervenir en el proceso.
b) Cronograma de actividades
Se realizó un cronograma para detallar las actividades secuenciales
del proyecto. Ver anexo N⁰ 14, que se adjunta
c) Soldabilidad del metal base.
La soldabilidad de todo material, antes de ser soldado, se puede
predecir a través de fórmulas de carbono equivalente (CE), haciendo
uso de datos de porcentaje de elementos que intervienen en su
composición química.
La soldabilidad de un acero está relacionado indirectamente a su
porcentaje de carbono equivalente y a su espesor, es decir, a mayor
porcentaje de CE y mayor espesor, entonces, menor soldabilidad
mientras menor sea la soldabilidad de un acero mayor deben ser las
previsiones a tomarse en cuenta, tales como, precalentamiento, post
calentamiento, adecuada calificación de procedimientos y de
soldadores, inspección antes durante y después del proceso de
soldadura.

47
En la tabla N⁰ 1, se muestra la composición química del metal base
A572 GR50, de la cual se obtuvo; % de Carbono C, % de Manganeso
Mn, que son los principales elementos en la composición del acero, es
de notar, que se muestran % máximos, además, existen algunos
elementos que en porcentajes muy reducidos no están presentes en
la tabla, pero para un cálculo más exacto de CE, estos porcentajes se
pueden tomar del certificado de calidad del material como se muestra
en el anexo N⁰ 3 adjunto, de cualquier forma el resultado obtenido solo
varía alrededor de 0.5
TABLA N⁰ 1
COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL MATERIAL A572 GR50
Fuente: ASTM Standard specification A572/A572M
Para calcular el Carbono Equivalente (CE) del material A572 GR50 se
utilizó la siguiente fórmula del instituto internacional de soldadura:
0.21
0.23
0.25
0.26
0.23
0.26
Sulfur,
max,
%
Manganese,
B
max, %
silicon
TABLE 2 Chemical RequirementsA
(Heat Analysis)
A Copper when specified shall have a minimum content of 0.20 % by heat analysis (0.18 % by product analysis).
B Manganese, minimum, by heat analysis of 0.80 % (0.75 % by product analysis) shall be required for all plates over 3⁄8 in. [10 mm] in
thickness; a minimum of 0.50 % (0.45 % by product analysis) shall be required for plates 3⁄8 in. [10 mm] and less in thickness, and for all
other products. The manganese to carbon ratio shall not be less than 2 to 1.
C Bars over 11⁄2 in. [40 mm] in diameter, thickness, or distance between parallel faces shall be made by a killed steel practice.
D For each reduction of 0.01 percentage point below the specified carbon maximum, an increase of 0.06 percentage point manganese
above the specified maximum is permitted, up to a maximum of 1.60 %.
E Round bars up to and including 11 in. [275 mm] in diameter are permitted.
F Round bars up to and including 31⁄2 in. [90 mm] in diameter are permitted.
G The size and grade is not described in this specification.
H An alternative chemical requirement with a maximum carbon of 0.21 % and a maximum manganese of 1.65 % is permitted, with the
balance of the elements as shown in Table 2.
Diameter, Thickness,
or Distance
Betw een Parallel
Faces, in. [mm]
Plates and Bars
Plates to 1 1⁄2 in. [40
mm] Thick, Shapes
w ith
Flange or Leg
Thickness to 3 in.
[75 mm] inclusive,
Sheet Piling,
Bars, Zees, and
Rolled TeesC
Plates Over 1 1⁄2
in.
[40 mm] Thick and
Shapes w ith
Flange
Thickness
Over 3 in.
[75 mm]
Structural
Shape
Flange or
Leg
Thickness,
in. [mm]
Grade
Carbon,
max, %
0.4 G
<=1⁄2 [13]H <= 1H 65 [450] 1.35 0.04 0.05 0.4 G
>1⁄2 – 11⁄4 [13–32] >1-2 [25-50] 65 [450] 1.65 0.04 0.05
0.4 0.15-0.40
11⁄4 [32]F <= [50] 60 [415] 1.35D 0.04 0.05 0.4 G
2 [50]F all 55 [380] 1.35D 0.04 0.05
0.4 0.15–0.40
4 [100]E all 50 [345] 1.35D 0.04 0.05 0.4 0.15–0.40
6 [150] all 42 [290] 1.35D 0.04 0.05
max, % range, %
Phosphorus,
max, %

48
FÓRMULA DE CARBONO EQUIVALENTE - IIW
(1)
Fuente: FOSCA, 2007
Con los datos obtenidos de la Tabla N⁰ 1, pag.47, composición
química del material A572, el resultado la formula dio un valor de 0.45,
Si observamos la figura N⁰ 20 del diagrama de Graville, podemos notar
que se ubica en la zona II, lo que indica que se trata de un acero con
soldabilidad condicionada a precalentamiento.
FIGURA N⁰ 20
DIAGRAMA DE GRAVILLE
Fuente: Ingemecánica
El carbono equivalente hallado es una referencia que toma en cuenta
sólo la composición química, no se puede negar su utilidad como
criterio para evaluar los riesgos de fisuración en frio y la adopción de
precalentamiento adecuado, pero existen otros factores que pueden
influenciar en la microestructura del material en consecuencia en la

49
soldabilidad, como por ejemplo el aporte de calor, el tipo de junta, el
espesor de la plancha, el grado de embridamiento, el contenido de
hidrógeno, etc.
Mediante la norma específica del material, se pudo verificar sus
propiedades mecánicas con ayuda de las siguientes tablas,
conociendo, el máximo espesor disponible, el límite de elasticidad y la
resistencia a la tracción del material.
La Tabla N⁰ 2, muestra los máximos espesores disponibles en los
grados y productos considerados por la especificación A572, y para el
grado 50 se tiene un límite de elasticidad de 345 Mpa o 50 Ksi, el
espesor máximo para estas planchas es de 4 pulgadas o 100mm.
Asimismo la Tabla N⁰ 3, en la página 50, nos indica el límite elástico y
el esfuerzo de tensión, para el grado 50 se tiene un límite elástico de
50 Ksi, (345Mpa) y un esfuerzo de tensión de 65 Ksi (450 Mpa).
TABLA N⁰ 2
TAMAÑO O ESPESOR MÁXIMO DEL MATERIAL A572 GR50
Grade Ksi Mpa
42 [290]A
50 [345]A
55 [380]
60 [415]A
65 [450]
Yeld Point, min Maximun Thickness or Size
TABLE 1 Maximum Product Thickness or Size
A572/A572M – 07
A In the above tabulation, Grades 42, 50, and 60 [290, 345, and 41
5], are the yield point levels most closely approximating a geometric progression pattern
between 36 ksi [250 M Pa], min, yield point steels covered by Specification A 36/A 36M and 1
00 ksi [690 M Pa], min, yield strength steels covered by
Specification A 51
4/A 51
4M .
B Round bars up to and including 1
1in. [275 mm] in diameter are permitted.
C Round bars up to and including 31⁄2 in. [90 mm] in diameter are permitted.
Zees and
Rolled
Tees
Sheet Pilling
Plates and Bars
Structural Shape
Flang or Leg
[50] all all
65 [450] 1 1⁄4 [32] 2 [50] not available all
60 [415] 1 1⁄4C [32]C 2
all all all
55 [380] 2 [50] all all all all
50 [345] 4B [100]B all
42 [290] 6 [150] all all all all
in. [mm] in. [mm]

50
TABLA N⁰ 3
ESFUERZO DE TENSIÓN DEL MATERIAL A572 GR50
Estos datos de límite de elasticidad y resistencia a la tensión fueron
muy importantes y se tomaron en cuenta al momento de seleccionar el
metal de aporte a utilizar en la elaboración de nuestro procedimiento de
soldadura preliminar.
d) Tipo de soldadura
El tipo de soldadura que el cliente requería era un proceso de bajo
costo pero a su vez de buen rendimiento, es decir, que sea
productivo y evite tiempos de espera.
De los procesos de soldadura más usados, en cuanto a su eficiencia
de deposición, velocidad de deposición, costo por material de aporte,
factor de operación, etc., se seleccionó el proceso GMAW pues, reunía
muchas condiciones favorables, además, se revisó las
in 8in. in 2in.
[200 mm] [50 mm]
ksi [MPa] ksi [MPa] in. in.
42 [290] 42 [290] 60 [415] 20 24
50 [345] 50 [345] 65 [450] 18 21
55 [380] 55 [380] 70 [485] 17 20
60 [415] 60 [415] 75 [520] 16 18
65 [450] 65 [450] 80 [550] 15 17
TABLE 4 Tensile Requirements
Minimum Elongation, %
B,C,D
Grade
A See specimen Orientation under the Tension Tests section of Specification A6/A6M.
B Elongation not required to be determined for floor plate.
C For wide flange shapes over 426 lb/ft [634 kg/m], elongation in 2 in. [50 of 19 % minimum applies.
D For plates wider than 24 in. [600 mm], the elongation requirement is reduced two percentage
points for Grades 42, 50, and 55 [290, 345, and 380], and percentage points for Grades 60 and 65 [415
and 450]. See elongation requirement adjustments in the Tension Tests section of Specification
A6/A6M.
Yield Point, min Tensile Strength, min

51
recomendaciones de acuerdo a la Guía para seleccionar un proceso
de soldadura - CESOL, (Asociación Española de tecnologías de unión)
que hace mención a criterios de selección. Ver Tabla N⁰ 4
TABLA N⁰ 4
GUÍA PARA SELECCIONAR UN PROCESO DE SOLDADURA
Fuente: CESOL (Asociación española de soldadura y tecnologías de unión)
e) Definición de las variables Para la elaboración del procedimiento
de soldadura preliminar se consideró las variables esenciales,
suplementarias, y no esenciales, según el QW-255 del código ASME
SMAW FCAW GMAW SAW GTAW FAW OFW EBW LBW
Consideraciones de diseño
B B B B A A C A A
A A A B B B B B B
A A A B C C B B B
B B B C A A C A A
A A A A A A A A A
A A A B B B B B B
B B B C A A B A A
B B B C B B B C C
A A A C A A B C B
Portabildad del equipo 3 3 3 3 3 3 4 1 1
Corte 1 2 2 3 2 2 1 4 4
Factor de operación 1 3 3 4 2 2 2 4 4
2 3 3 4 1 1 1 1 1
1 2 3 4 4 4 3 4 4
Espesores a soldar
0,02 a 0,5 D D D D B B D A A
0,5 a 1,25 C C B D A A B A A
1,25 a 2,5 B C B D A A B A A
2,5 a 6 B B A C A A B A A
6 a 12 A A A B B B B A B
12 a 24 A A A B C C B A C
24 a 50 A A A A C C C A C
may a 50 A A A A C C C A D
Gruesos a delgados B B B C A A B A A
Material a soldar
Acero a carbono A A A A B B B C B
Acero a baja aleacion B B B B B B C B B
Acero alta resistencia B B B B B B D B C
Acero inoxidable, serie 300 B B B B A A C A A
Aluminio D B B D A A C A C
A= mas adecuado, B= satisfactorio, C= uso restringido, D= no recomendado.
1= el mas bajo, 4= el mas alto
ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGIAS DE UNIÓN
OTROS PROCESOS
SOLDEO POR ARCO
Velocidad de aportación
Posicion de soldeo
Configuración de la unión
A tope
En T
En bordes
En angulo
Estructura principal
Estructura secundaria
No critico
Metales disimilares
Criterio de selección
Aprovechamiento del
metal de aporte

52
sección IX, nos muestra las variables para el proceso GMAW, con las
que se evaluó para definirlas en el WPS preliminar. Ver tablas N⁰ 5
y N⁰ 6
TABLA N⁰ 5
QW-255 VARIABLES DE PROCESO GMAW
Fuente: ASME Sección IX
Brief of Variables Essential
Supplementary
Essential
Nonessential
0.1 ϕ Groove design X
0.4 − Backing X
0.1 ϕ Root spacing X
0.11 ± Retainers X
0.5 ϕ Group Number X
0.6 T Limits X
0.8 ϕ T Qualified X
0.9 t Pass > 1/2 in. (13 mm) X
0.1 T limits (S. cir. arc) X
0.11 ϕ P‐No. qualified X
0.4 ϕ F‐Number X
0.5 ϕ A‐Number X
0.6 ϕ Diameter X
0.12 ϕ Classification X
0.23 ϕ Filler metal product form X
0.24 ± or ϕ Supplemental X
0.27 ϕ Alloy elements X
0.3 ϕ t X
0.32 t Limits (S. cir. arc) X
0.33 ϕ Classification X
0.1 + Position X
0.2 ϕ Position X
0.3 ϕ ↑ ↓ Vertical welding X
0.1 Decrease > 100°F (55°C) X
0.2 ϕ Preheat maint. X
0.3 Increase > 100°F (55°C) (IP) X
0.1 ϕ PWHT X
0.2 ϕ PWHT (T & T range) X
0.4 T Limits X
0.1 ± Trail or ϕ comp. X
0.2 ϕ Single, mixture, or % X
0.3 ϕ Flow rate X
0.5 ± or ϕ Backing flow X
0.9 − Backing or ϕ comp. X
0.1 ϕ Shielding or trailing X
0.1 > Heat input X
0.2 ϕ Transfer mode X
0.4 ϕ Current or polarity X X
0.8 ϕ I & E range X
QW-406
Preheat
QW-407
PWHT
QW-408
Gas
QW-409
Electrical
Characteristics
Table QW-255
Welding Variables Procedure Specifications (WPS) — Gas Metal-Arc Welding (GMAW and
FCAW)
Paragraph
QW-402
Joints
QW-403
Base Metals
QW-404
Filler Metals
QW-405
Positions

53
TABLA N⁰ 6
QW-255 VARIABLES DE PROCESO GMAW-Continuación
f) Desarrollo del WPS preliminar
Se utilizó el formato QW-482, formato sugerido por ASME Sección
IX, para la elaboración de nuestro WPS preliminar, como se muestra
en las figuras siguientes se dividió en 8 secciones, (ver fig. N⁰ 21 y 22)
para una mejor explicación, se desarrolló el WPS por cada sección,
las variables de acuerdo a las condiciones de nuestro proyecto.
Nonessential
0.1 X
0.3 X
0.5 X
0.6 X
0.7 X
0.8 X
0.9 X
0.1 X
0.15 X
0.25 X
0.26 X
0.64
+ Addition ↑ Uphill
− Deletion ↓ Downhill
Table QW-255
Welding Variables Procedure Specifications (WPS) — Gas Metal-Arc Welding (GMAW and FCAW)
> Increase/greater than ← Forehand ϕ Change
< Decrease/less than → Backhand
± Peening
Use of thermal processes X
ϕ Electrode spacing
ϕ Manual or automatic
ϕ Multiple to single pass/side X
ϕ Single to multiple electrodes X
ϕ Oscillation
ϕ Tube‐work distance
Paragraph Brief of Variables Essential
Supplementary
Essential
QW-410
Technique
ϕ String/weave
ϕ Orifice, cup, or nozzle size
ϕ Method cleaning
ϕ Method back gouge

54
FIGURA N⁰ 21
FORMATO SUGERIDO WPS QW-482
FORM QW-482 SUGGESTED FORMAT FOR WELDING PROCEDURE SPECIFICATIONS (WPS)
(See QW-200.1, Section IX, ASME Boiler and Pressure Vessel Code)
Organization Name By SECCIÓN 1
Welding Procedure Specification No. Date Supporting PQR No.(s)
Revision No. Date
Welding Process(es) Type(s)
JOINTS (QW-402) Details
Joint Design
Root Spacing
Backing:
Yes No
Backing Material (Type) SECCIÓN 2
Metal Nonfusing Metal
Nonmetallic Other
*BASE METALS (QW-403)
P-No. Group No. to P-No. Group No.
OR
Specification and type/grade or UNS Number
to Specification and type/grade or UNS Number
OR SECCIÓN 3
Chem. Analysis and Mech. Prop.
to Chem. Analysis and Mech. Prop.
Thickness Range:
Base Metal: Groove Fillet
Maximum Pass Thickness ≤ 1/2 in. (13mm)(Yes) (No)
Other
*FILLER METALS (QW-404) 1 2
Spec. No. (SFA)
AWS No. (class)
F-No.
A-No.
Size of Filler Metals
Filler Metal Product Form
Supplemental Filler Metal
Weld Metal SECCIÓN 4
Deposited Thickness:
Groove
Fillet
Electrode-Flux (Class)
Flux Type
Flux Trade Name
Consumable Insert
Other
(Refer to both backing and retainers)
(Automatic, Manual, Machine, or Semi-Automatic)
S ke tc he s ma y be a tta c he d to illustra te joint
de sign, we ld la ye rs, a nd be a d se que nc e (e .g.,
for notc h toughne ss proc e dure s, for multiple
proc e ss proc e dure s, e tc .)
S ke tc he s, P roduc tion Dra wings, We ld
S ymbols, or Writte n De sc ription should show
the ge ne ra l a rra nge me nt of the pa rts to be
we lde d. Whe re a pplic a ble , the de ta ils of we ld
groove ma y be spe c ifie d.

55
FIGURA N⁰ 22
FORMATO SUGERIDO WPS QW-482 POSTERIOR
FORM QW.482 (Back)
WPS No. Rev.
POSITIONS (QW-405) POSTWELD HEAT TREATMENT (QW-407)
Position(s) of Groove Temperature Range
Welding Progression:
Up Down Time Range SECCIÓN 5
Position(s) of Fillet Other
Other
GAS (QW-408)
PREHEAT (QW-406) Percent Composition
Preheat Temperature, Minimum Gas(es) (Mixture) Flow Rate
Interpass Temperature, Maximim Shielding
Preheat Maintenance Tralling
Other Backing
(C o ntinuo us o r special heating, where apllicable, sho uld be specified)
Other
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (QW-409)
SECCIÓN 6
Amps and volts, or power or energy range, should be specified for each electrode size, position, and thickness, etc.
Pulsing Current Heat Input (max.) SECCIÓN 7
Tungsten Electrode Size and Type
(Pure Tungsten, 2% Thorlated, etc)
Mode of Metal Transfer for GMAW (FCAW)
(Spray Arc, Short Circulting Arc, etc)
Other
TECHNIQUE (QW-410)
String or Weave Bead SECCIÓN 8
Orifice, Nozzle, or Gas Cup Size
Initial and Interpass Cleaning (Brushing, Grinding, etc.)
Method of Back Gouging
Oscillation
Contact Tube to Work Distance
Multiple or Single Pass (Per Side)
Multiple or Single Electrodes
Electrode Spacing
Peening
Other
Weld
P ass(es)
Other (e.g.,
R emarks,
C o mments, H o t
Wire A dditio n,
T echnique,
T o rch A ngle,
Vo lts
(R ange
)
Energy o r
P o wer
(R ange)
Wire
F eed
Speed
(R ange)
A mps
(R ange)
C urrent
T ype and
P o larity
P ro cess C lassifi-
catio n
F iller M etal
D iamet
er
T ravel
Speed
(R ange)

56
Sección 1: Datos generales
En esta sección del formato, se registró el nombre de la organización, el
nombre del responsable de la elaboración y calificación quien debería
tener conocimientos y experiencia (ver anexo 1), también se le asignó un
número al procedimiento de soldadura en elaboración, se indicó además
la fecha de elaboración del WPS y se asignó el número de PQR que
soporta al WPS, también el número de revisión y fecha de la revisión,
finalmente se anotó el proceso y tipo de soldadura.
FIGURA N⁰ 23
SECCIÓN 1 (DATOS GENERALES) FORMATO QW-482
Sección 2: Diseño de Junta
En esta sección se indicó el tipo de junta y sus características como
espacio de raíz y talón, ángulo de bisel y se dibujó el esquema de la junta
como se ve en la figura N⁰ 25 de la siguiente página.
Se consideraron los lineamientos del QW-402, que define las variables
de esta sección, además según el párrafo QW-310.3 Soldadura de
ranura sin respaldo, menciona que las dimensiones de la soldadura de
FORM QW-482 SUGGESTED FORMAT FOR WELDING PROCEDURE SPECIFICATIONS (WPS)
(See QW-200.1, Section IX, ASME Boiler and Pressure Vessel Code)
Organization Name CyM CG SAC By Fernando Chávez Ascarruz
Welding Procedure Specification No. 001-2016 Date 11/07/2016 Supporting PQR No.(s) 100-2016
Revision No. 0 Date 11/07/2016
Welding Process(es) GMAW (Gas Metal Arc Welding) Type(s) Semiautomático
(Automatic, Manual, Machine, or Semi-Automatic)

57
ranura sin respaldo usado en el cupón de prueba para calificación, deben
ser las mismas especificadas en el WPS. Asimismo se eligió el tipo de
junta a tope alterna que se muestra en QW-469.2, ver figura N⁰ 24, el
llenado de los datos de la sección se aprecia en la figura N⁰ 25
FIGURA N⁰ 24
QW 469.2 JUNTA A TOPE ALTERNA
FIGURA N⁰ 25
SECCIÓN 2 (DISEÑO DE JUNTA) FORMATO QW-482
JOINTS (QW-402) Details
Joint Design a tope con ranura simple en V
Root Spacing 0-3 mm
Backing: Yes No X
Backing Material (Type)
Metal Nonfusing Metal
Nonmetallic Other
Back weld Yes X No
(Refer to both backing and retainers)
Sketches, Production Drawings, Weld Symbols, or Written
Description should show the general arrangement of the
parts to be welded. Where applicable, the details of weld
groove may be specified.
Sketches may be attached to illustrate joint design, weld layers,
and bead sequence (e.g., for notch toughness procedures, for
multiple process procedures, etc.)

58
Sección 3: Metal base
Se consideró los lineamientos del QW-403, que define el tipo de
variables. Esta sección hace referencia a las características del metal
base, al cual se le debe asignar un numero P, por tanto, de la tabla
QW/QB-422 P NUMBER, se identificó el metal base que para nuestro
caso fue A572 GR50, obteniendo su respectivo número P que es 1 y su
número de grupo también es 1. Ver tabla N⁰ 7, extraída del anexo 4
TABLA N⁰ 7
EXTRACTO DE QW /QB-422 P NUMBERS
Asimismo en esta sección se registró el tipo y grado de material de los
metales base a unir, en este caso se dejó libre para no tener
restricciones y la posibilidad de usar otros metales base dentro del
mismo grupo 1 y número 1, considerando características mecánicas
similares. También se considera el registro del número UNS si lo
tuviese y la composición química del material y las propiedades
Minimum Brazing
Specified
Tensile,
ksi
Gro
up
Spec. No. Type or Grade UNS No. (MPa) P‐No. No. P‐No. Nominal Composition Product Form
A/SA–557 A2 K01807 47 (325) 1 1 1.1 C E.R.W. tube
A/SA–557 B2 K03007 60 (415) 1 1 11.1 C E.R.W. tube
A/SA–557 C2 K03505 70 (485) 1 2 11.1 C–Mn E.R.W. tube
A/SA–562 … K11224 55 (380) 1 1 1.1 C–Mn–Ti Plate
A/SA–572 42 … 60 (415) 1 1 1.2 C–Mn–Si Plate & shapes
A573 58 … 58 (400) 1 1 11.1 C Plate
A573 65 … 65 (450) 1 1 11.1 C Plate
A573 70 … 70 (485) 1 2 11.1 C Plate
A575 M 1008 … … 1 1 1.1 C Bar
A575 M 1010 … … 1 1 1.1 C Bar
Table QW/QB-422
Ferrous/Nonferrous P-Numbers
Grouping of Base Metals for Qualification (Cont'd)
101
101
101
101
101
101
101
101
101
101
101
101
Group
Ferrous (Cont'd)
Welding
ISO
15608

59
mecánicas de tensión mínima específicas, estos datos se hallaron en
la tabla N⁰ 7 QW/QB-422, pág. 58 y anexo N⁰ 4
De otro lado, para definir el rango de espesor calificado se recurrió a
la siguiente tabla N⁰ 8 QW-451.1.
TABLA N⁰ 8 QW-451.1
ENSAYO DE TENSION Y DOBLEZ TRANVERSAL
El rango de espesor del metal base calificado va de acuerdo a
espesor del metal base del cupón de prueba, según la tabla N⁰ 8
QW-451.1 corresponde un rango de 5 mm a 50 mm (2T), y
considerando que el modo de transferencia fue Spray. El máximo
espesor del pase se consideró <= 13 mm. El llenado de la sección 3
Metal base, se puede observar en la figura N⁰ 26, página 60.
Over 3/8 (10), but less than
3/4 (19)
2t [Note(5)] 2 2
3/4 (19) to less than 11/2 (38) 2t when t < 3/4 (19) 4 ... ...
3/4 (19) to less than 11/2 (38) 2T when t ≥ 3/4 (19) 4 ... ...
11/2 (38) to 6 (150), incl. 2t when t < 3/4 (19) 4 ... ...
11/2 (38) to 6 (150), incl. 8 (200)[Note(3)] when
t ≥ 3/4 (19)
4
... ...
Over 6 (150) [Note (6)] 2t when t < 3/4(19) 4 ... ...
Over 6 (150) [Note (6)] 1.33T when t ≥ 3/4 (19) 4 ... ...
Range of Thickness T of
Base Metal, Qualified,
in. (mm) Typeand Number ofTests Required (Tension and
[Note(1)] and [Note(2)] Maximum Thickness t of Guided‐Bend Tests) [Note(2)]
Thickness T of Test Deposited Weld Metal, Face Root
Coupon, Welded, Qualified,in.(mm) Tension, SideBend, Bend, Bend,
in. (mm) Min. Max. [Note(1)] and [Note(2)] QW-150 QW-160 QW-160 QW-160
Less than 1/16 (1.5)
1/16 to 3/8 (1.5 to 10), incl.
T 2T
1/16 (1.5) 2T
2t
2t
2 ... 2
2
2T
3/16 (5) 8 (200) [Note (3)]
3/16 (5) 2T
3/16 (5) 2T
NOTES:
(1)The following variables further restrict the limits shown in this table when they are referenced in QW-250 for the process under con-
sideration: QW-403.9, QW-403.10, QW-404.32,andQW-407.4.Also,QW-202.2, QW-202.3,andQW-202.4 provide exemptions that
supersede the limits ofthis table.
(2)For combination ofwelding procedures, see QW-200.4.
(3)For the SMAW, SAW, GMAW, PAW, and GTAW welding processes only; otherwise per Note (1)or 2T,or2t , whichever is applicable.
(4)see QW-151.1, QW-151.2, and QW-151.3 for details on multiple specimens when coupon thicknesses are over 1 in. (25 mm).
(5)Four side‐bend tests may be substituted for the required face‐and root‐bend tests, when thickness Tis 3/8 in. (10 mm)and over.
(6)For test coupons over 6 in. (150 mm)thick, the full thickness ofthe test coupon shall be welded.
Table QW-451.1
Groove-Weld Tension Tests and Transverse-Bend Tests
3/16 (5) 1.33T 2 [Note(4)]
2 [Note(4)]
2 [Note(4)]
2 [Note(4)]
2 [Note (4)]
2 [Note(4)]
2
3/16 (5)
8 (200)[Note(3)]
3/16 (5) 1.33T
3/16 (5)

60
FIGURA N⁰ 26
SECCION 3 (METAL BASE) FORMATO QW-482
Sección 4: Metal de aporte
El metal de aporte fue seleccionado en base a la guía básica de procesos
y metales de aporte para acero estructural ASTM, ver tabla N⁰ 9 página
61 y anexo N⁰ 5, siendo elegido el alambre macizo ER70S-6,
comercialmente conocido como MIGFIL PS6, ver fig. N⁰ 27, con
excelentes propiedades desoxidantes como indica también la hoja
técnica Soldexa del metal de aporte, ver anexo N⁰ 7.
*BASE METALS (QW-403)
P-No. 1 Group No. 1 to P-No. 1 Group No. 1
OR
Specification and type/grade or UNS Number _
to Specification and type/grade or UNS Number _
OR
Chem. Analysis and Mech. Prop. Composicion Nominal C–Mn–Si Tension Nominal especificada 450 Mpa
to Chem. Analysis and Mech. Prop. Composicion Nominal C–Mn–Si Tension Nominal especificada 450 Mpa
Thickness Range:
Base Metal: Groove 5mm - 50 mm Fillet Ilimitado
Maximum Pass Thickness ≤ 1/2 in. (13mm) (Yes) x (No)
Other

61
TABLA N⁰ 9
GUIA BASICA DE PROCESOS Y METALES DE APORTE PARA ACERO
ESTRUCTURAL ASTM
Fuente: Boletín técnico 129 ESAB
FIGURA N⁰ 27
METAL DE APORTE UTILIZADO ER70S-6
Asimismo siguiendo lineamientos del QW-404 y considerando el párrafo
QW-430 se le debe asignar un número F el número asignado se puede
ver que es 6 y su especificación es SFA 5.18, ver en la tabla N⁰ 10,
extraído de la tabla QW-432 F NUMBER ver anexo N⁰ 6
Acero Límite de Fluencia Resist. a la Especificación de proceso
mínimo (MPa) Tracción (MPa) y material de aporte según AWS
ASTM A537 Clase 1 310-345 450-620 E7015-X, E7016-X
ASTM A572 Grado 42 290 415 min E7018-X
ASTM A572 Grado 50 345 450 min SAW
ASTM A588 (< 100 mm) 345 485 min AWS A5.17
ASTM A595 Grado A 380 450 min F7XX-EXXX, F7XX-ECXXX
Grados B y C 415 480 min AWS-A5.23
ASTM A6065 310-340 450 min F7XX-EXX-XX, F7XX-ECXXX-XX
ASTM A607 Grado 45 310 410 min GMAW y GTAW
Grado 50 345 450 min AWS A5.18
Grado 55 380 480 min ER70S-X, E70C-XC
ASTM A618 Grado Ib, II, III 315-345 450 min AWS A5.28
ASTM A633 Grado A 290 430-570 ER70S-XXX, E70C-XXX
Grados C, D (< 65 mm) 345 485-620 FCAW AWS A5.20

62
TABLA N⁰ 10
EXTRACTO DE TABLA QW-432 F- NUMBER
Importante resaltar que el material de aporte tiene que guardar
características químicas que se asemejen o aproximen a las del
material base, y características superiores en cuanto a sus
propiedades mecánicas, de esta manera observamos en la Tabla N⁰
11, QW-442 se identificó el A Number del metal de aporte, que es 1.
TABLA N⁰ 11
QW-442 A NUMBERS
F-No. ASME Specification AWS Classification UNS No.
6 SFA-5.9 All classifications ...
Table QW-432
F-Numbers
Grouping of Electrodes and Welding Rods for Qualification
A‐No. Types of Weld Deposit C Cr Mo Ni Mn Si
1 Mild Steel 0.20 0.20 0.3 0.50 1.6 1
2 Carbon‐Molybdenum 0.15 0.50 0.40–0.65 0.50 1.6 1
3 Chrome (0.4% to 2%)‐Molybdenum 0.15 0.40–2.00 0.40–0.65 0.50 1.6 1
4 Chrome (2% to 4%)‐Molybdenum 0.15 2.00–4.00 0.40–1.50 0.50 1.6 2
5 Chrome (4% to 10.5%)‐Molybdenum 0.15 4.00–10.5 0.40–1.50 0.80 1.2 2
6 Chrome‐Martensitic 0.15 11.0–15.0 0.7 0.80 2 1
7 Chrome‐Ferritic 0.15 11.0–30.0 1 0.80 1 3
8 Chromium‐Nickel 0.15 14.5–30.0 4 7.50–15.0 2.5 1
9 Chromium‐Nickel 0.30 19.0–30.0 6 15.0–37.0 2.5 1
10 Nickel to 4% 0.15 0.5 0.55 0.80–4.00 1.7 1
11 Manganese‐Molybdenum 0.17 0.5 0.25–0.75 0.85 1.25–2.25 1
12 Nickel–Chrome—Molybdenum 0.15 1.5 0.25–0.80 1.25–2.80 0.75–2.25 1
Table QW-442
A-Numbers
Classification of Ferrous Weld Metal Analysis for Procedure Qualification

63
También se indicó en esta sección el diámetro del alambre utilizado
fue 1.2 mm del tipo sólido y el espesor metal de soldadura depositado
es hasta 2T es decir hasta 50 mm, el llenado de la sección de metal
de aporte se puede apreciar en la fig. N⁰ 28, se adjunta el anexo 8 la
composición química del metal de aporte, además la hoja técnica del
producto, con clasificación ER70S-6, (anexo 7) especificado como
AWS A5.18
FIGURA N⁰ 28
SECCIÓN 4 (METAL DE APORTE) FORMATO QW-482
Sección 5: Posición, precalentamiento, pos calentamiento y gas
de protección
Se realizó el llenado de esta sección de acuerdo a lineamientos del
QW-405, QW-406, QW-407, QW-408 correspondientes a posición de
soldeo, precalentamiento, post calentamiento y gas de protección
respectivamente.
*FILLER METALS (QW-404) 1 2
Spec. No. (SFA) 5.18
AWS No. (class) ER70S-6
F-No. 6
A-No. 1
Size of Filler Metals 1.2 mm
Filler Metal Product Form
Supplemental Filler Metal NA
Weld Metal
Deposited Thickness:
Groove 50 mm
Fillet Ilimitado
Electrode-Flux (Class) NA
Flux Type NA
Flux Trade Name NA
Consumable Insert NA
Other NA
Alambre Sólido

64
La posición seleccionada del QW-461.3, posiciones de prueba de
soldadura en plancha, fue la posición 1G, plana, ver figura N⁰ 29, se
optó por esta posición, debido al modo de transferencia que se
planeaba adoptar fue spray; al tipo de fabricación, que fueron juntas
longitudinales y circunferenciales para tuberías; a la velocidad de
avance que al ser de mayor avance ayudaba al rendimiento de la
producción y a la calidad de soldadura por ser una posición bastante
cómoda para el soldador con lo que significó que el soldador
aproveche su habilidad y experiencia al máximo.
FIG N⁰ 29
QW-461.3 POSICIONES DE PRUEBA DE SOLDADURA EN PLANCHA
Fuente: AWS 3.0 2001

65
El precalentamiento fue definido de acuerdo a tabla 3.2 (anexo 9) del
D1.1 AWS, que indica para el metal base A572 GR50 de espesor 25 mm
soldado con proceso GMAW, la temperatura mínima de precalentamiento
es de 10 ⁰c, como la temperatura ambiente fluctuaba en 18 ⁰c, por lo cual,
según la tabla, no requiere precalentamiento, sin embargo se optó por
una temperatura minina de 15 ⁰c asumiendo que el WPS podría ser usado
en zona fría. Indica además la tabla indica para espesores de plancha de
38 a 50 mm se requiere un precalentamiento mínimo de 65 ⁰c. De otro
lado ASME Sección VIII apéndice R1 recomienda T⁰ mínima de 79⁰C
para espesor de 25mm y con % Carbono que exceda 0.3.
La otra manera de calcular fue con la fórmula de Seferian(3) con la que
se puede calcular la temperatura de precalentamiento y de entre pases en
base al carbono equivalente y el espesor de plancha.
FÓRMULA DE SEFERIAN T⁰ PRECALENTAMIENTO
(3)
Fuente: Boletín técnico Soldexa 2009
Donde %C: 0.23, %Mn: 1.35, nos da una temperatura de 148 ⁰C, por lo
cual se tomó la decisión de optar por un rango de temperatura para
nuestro WPS de 15- 150 ⁰C., en base a las diferentes recomendaciones.

66
El pos calentamiento o tratamiento no aplica para este caso.
El gas de protección seleccionado fue la mezcla Agamix cuya
composición tiene Argón 80%, Dióxido de carbono 20%, recomendado
por la hoja técnica Soldexa (ver anexo N⁰ 7) para este tipo de proceso y
metal de aporte, debido que la mezcla contiene CO2 se reduce el costo,
produce penetraciones más profundas y anchas, reduce el riesgo de
socavaciones y faltas de fusión, para la protección del cordón, el flujo
utilizado fue de 25-40 Litros por minuto. Ver fig. N⁰ 30
FIGURA N⁰ 30
SECCIÓN 5 (POSICIÓN/PRECALENTAMIENTO/POST CALENTAMIENTO/GAS) DEL
FORMATO QW-482
Fuente: El autor
Sección 6: Características eléctricas
Se tomaron en cuenta los lineamientos del código ASME Sección IX, QW-
QW-409. Sobre las características eléctricas. De acuerdo al tipo de
proceso, metal de aporte, espesor del metal base, se seleccionaron los
parámetros eléctricos, asimismo la hoja técnica del alambre utilizado
ER70S-6, nos brindó parámetros recomendados ver anexo N⁰ 7,
FORM QW.482 (Back)
WPS No. Rev.
POSITIONS (QW-405) POSTWELD HEAT TREATMENT (QW-407)
Position(s) of Groove 1G Plano Temperature Range NA
Welding Progression:
Up NA Down NA Time Range NA
Position(s) of Fillet NA Other NA
Other NA
GAS (QW-408)
PREHEAT (QW-406) Percent Composition
Preheat Temperature, Minimum 15-150 C Gas(es) (Mixture) Flow Rate
Interpass Temperature, Maximim NA Shielding Ar CO2 80/20 25-40 Lt/min
Preheat Maintenance NA Tralling
Other NA Backing
(C o ntinuo us o r special heating, where apllicable, sho uld be specified)
Other

67
siguiendo esas recomendaciones y las sugerencias del soldador se optó
por los siguientes datos expuestos en la sección 6.Ver figura N⁰ 31
FIGURA N⁰ 31
SECCIÓN 6 (CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS) FORMATO QW-482
Sección 7: Características del proceso,
Según los lineamientos del ASME Sección IX, QW-409 Características
eléctricas, en esta sección, se aplicó la fórmula 4, para hallar el calor de
entrada, utilizando los parámetros eléctricos más bajos aquellos con los
que se inicia el pase de raíz.
ENTRADA DE CALOR (HEAT INPUT)
(4)
Fuente: ASME Sección IX 2015
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (QW-409)
Voltaje
Constant
e
17-23
27- 31
9-12
cm/miin
_
F iller M etal
D iamet
er
T ravel
Speed
(R ange)
Weld
P ass(es)
Other (e.g.,
R emarks,
C o mments, H o t
Wire A dditio n,
T echnique,
T o rch A ngle,
etc.)
(1-N) GMAW ER70S-6 1.2mm DC E(+) 140-400 80cm/min
Vo lts
(R ange
)
Energy o r
P o wer
(R ange)
Wire
F eed
Speed
(R ange)
A mps
(R ange)
C urrent
T ype and
P o larity
P ro cess C lassifi-
catio n

68
Donde I: Intensidad=140 en amperios=, E: Voltaje=17 en voltios=, V:
Velocidad del alambre=90 en mm/ min, el resultado de entrada de calor
fue 1,586 KJ/min
Asimismo se indicó en esta sección el modo de transferencia Spray
seleccionado por las ventajas que aporta al rendimiento. El llenado de la
sección del formato se muestra en la figura N⁰ 32
FIGURA N⁰ 32
SECCIÓN 7 (CARACTERISTICAS DEL PROCESO) FORMATO QW-482
Sección 8: Técnica
En esta sección se siguieron los lineamientos del QW-410 del ASME
Sección IX, se indicó la técnica de soldeo que debe emplear el soldador
de acuerdo a su habilidad, en esta parte se mencionó que el pase inicial
de raíz debe ser angosto y los siguientes pases de relleno, ancho, la
limpieza debe ser entre pases y con escobillado o esmerilado, el tipo de
pases se indicó múltiple con electrodo simple, el tipo de oscilación según
Amps and volts, or power or energy range, should be specified for each electrode size, position, and thickness, etc.
Pulsing Current NA Heat Input (max.) 1.5866 KJ/min
Tungsten Electrode Size and Type NA
(Pure Tungsten, 2% Thorlated, etc)
Mode of Metal Transfer for GMAW (FCAW) Spray
(Spray Arc, Short Circulting Arc, etc)
Other NA

69
lo requerido, la distancia a la boquilla a la pieza de trabajo fue 8 mm a
10mm. Ver figura N⁰ 33 de la sección 8.
FIGURA N⁰ 33
SECCIÓN 8 (TÉCNICA) FORMATO QW-482
Finalmente se muestra, en las figuras siguientes N⁰34, N⁰35, el formato
sugerido QW-482 del ASME IX, completado o llenado en todas sus
secciones, estas contienen las indicaciones que se siguieron, parámetros
que definieron nuestro WPS preliminar.
TECHNIQUE(QW-410)
String or Weave Bead Primer pase angosto demas pases ancho
Orifice, Nozzle, or Gas Cup Size NA
Initial and Interpass Cleaning (Brushing, Grinding, etc.)
Esmerilado o escobillado
Method of Back Gouging Esmerilado
Oscillation permitido
Contact Tube to Work Distance 8 mm a 10 mm
Multiple or Single Pass (Per Side) multiple
Multiple or Single Electrodes simple
Electrode Spacing _
Peening _
Other _

70
FIGURA N⁰ 34
WPS PRELIMINAR COMPLETADO

71
FIGURA N⁰ 35
WPS PRELIMINAR POSTERIOR COMPLETADO
Fuente: Elaboración propia.

72
4.6.3 Ejecución
Con la elaboración del WPS preliminar, se tenían las directrices
necesarias para que el soldador lo ejecute y ponga en práctica, para lo
cual se seleccionó a un soldador con mucha experiencia que aportó con
ideas y buena técnica llevando a cabo las siguientes actividades como:
a) Preparación del cupón de prueba y de la junta
Se realizó el corte térmicamente del material ASTM A572 GR50 en 2
planchas de dimensiones suficientes para proveer a los especímenes de
prueba, según QW-211, 350 mm x 150 mm para armar el cupón de
prueba de 350 mm x 300 mm, con ángulo de bisel de 30⁰ y una junta a
tope con ranura simple de acuerdo al WPS preliminar. Ver figura N⁰ 36
FIGURA N⁰ 36
PREPARACIÓN DEL CUPÓN DE PRUEBA
 Alineamiento de la Junta
Durante el ensamble del cupón, el soldador, alineó las juntas a tope con
utilización de apuntalamiento y topes al final de los biseles.

73
 Limpieza de la Junta
El soldador realizó la limpieza de la junta para retirar suciedad, oxido,
grasa o cualquier otro contaminante o impureza que perjudique la calidad
de la soldadura.
b) Desarrollo de la soldadura
Antes de dar inicio al desarrollo de la soldadura, de acuerdo a lo indicado
en el WPS preliminar, se realizó la calibración del voltaje de la fuente de
poder, se reguló la velocidad de alimentación del alambre y el flujo de
gas, además de la limpieza de boquilla de la pistola, ajuste de los rodillos
del alimentador de alambre.
El desarrollo de la soldadura se inició con el precalentamiento de la junta
del material base a temperatura controlada con pirómetro digital de 150
⁰C, luego se procedió a soldar la junta bajo los parámetros de soldadura
especificados en el WPS preliminar, con corriente directa y con electrodo
conectado al positivo, en su ejecución para el primer pase se utilizó un
rango de voltaje de 17 a 23 voltios presentando buena penetración de la
soldadura en el pase de raíz observado del otro lado del cupón de prueba
y los pases sucesivos de 27 a 31 voltios presentando una soldadura
homogénea en cada pase, se realizó la limpieza entre pases cuando fue
necesario por medio de escobillado, controlándose también la
temperatura entre pases, el pase de acabado presentó una cara uniforme
sin convexidad excesiva, finalmente se realizó por el otro lado del cupón,

74
un ranurado mediante amoladora y se dio un pase de respaldo. El
acabado del pase de respaldo fue uniforme sin convexidad excesiva.
c) Ensayos no destructivos
Terminada la soldadura del cupón de prueba se realizaron los ensayos
no destructivos de inspección visual, radiografía y doblez
 Inspección Visual
Según ASME Sección IX, en QW 144, deriva la inspección visual a QW
194 que es empleada para verificar que la superficie de la soldadura
cumple los requerimientos del código como fusión completa y penetración
completa de la junta, entre el metal base y el metal de soldadura.
Cabe resaltar que la inspección visual fue realizada antes, durante y
después de la soldadura desde la preparación del cupón de prueba hasta
el término de la soldadura, los resultados de la inspección fueron
aceptables.
FIGURA N⁰ 37
ACABADO ACEPTABLE DEL CORDON DE SOLDADURA

75
 Radiografía
Luego de la conformidad de la inspección visual, el cupón de prueba
quedó apto para el ensayo radiográfico y este fue realizado por la
empresa INSPECDAC SAC, con las siguientes características: utilizó un
equipo de gammagrafía industrial con isotopo Iridium 192, la técnica
aplicada fue de pared simple, la película utilizada fue AFGA D5, de
dimensiones 70 mm x 300 mm, seleccionó un indicador de calidad de
imagen 1ASTMB. Ver figura N⁰ 38, del proceso de radiografía efectuado.
FIGURA N⁰ 38 ENSAYO DE RADIOGRAFÍA
Fuente: INSPECDAC
La evaluación de la película revelada, fue de acuerdo al criterio de
aceptación ASME Sección IX, no se encontraron fisuras, poros,
inclusiones, faltas de fusión, resultando aceptable el cordón de soldadura.
El informe radiográfico se adjunta mediante anexo N⁰ 10
 Ensayo de Doblez Guiado.
Número y tipo de ensayos a realizar

76
El número y tipo de ensayos a realizar quedó definido por la tabla QW
451-1 como se muestra en la tabla N⁰ 8, pág. N⁰ 59 , que nos indica 4
dobleces de lado, y su criterio de aceptación en QW-163 que refiere
“Las probetas de doblez guiado no deben tener defectos en el cordón o
en la zona afectada por el calor, que excedan de 1/8” (3 mm) medidos en
cualquier dirección de la parte convexa de la probeta después del doblez”
La ubicación de los especímenes de doblado en el cupón de prueba se
puede visualizar en la figura N⁰ 39, Distribución de los especímenes del
cupón de prueba.
Los resultados de los ensayos de doblez a los especímenes fueron
aceptables, no presentaron defectos en la zona de la soldadura. Ver tabla
N⁰ 12 y reporte de ensayo de doblez en anexo N⁰ 12
TABLA N⁰ 12 RESULTADOS DEL ENSAYO DE DOBLEZ
PROBETA TIPO DE DOBLADO RESULTADO DISCONTINUIDAD
1 DL1 ACEPTABLE NO SE OBSERVAN DEFECTOS
d) Ensayos destructivos
 Ensayo de tensión
El ensayo de tensión fue realizado por el laboratorio de mecánica de la
UNI a solicitud de INSPECDAC a quien se le encargó los ensayos de
tensión. Se realizó el ensayo de tensión siguiendo las recomendaciones
del párrafo QW-451 Limite de espesores y muestras para ensayos de

77
calificación, como indica la tabla N⁰ 8, ver página N⁰ 59, donde se
establece que deben realizarse 2 ensayos de tensión.
Distribución de los especímenes en cupón de Prueba
Previamente se realizó el dimensionamiento del cupón de prueba
siguiendo las indicaciones del QW 463.1.b Calificación de procedimientos
en plancha de espesores de ¾” (19mm) y mayores. Ver figura N⁰. 39
FIGURA N⁰ 39
QW-463.1 (b) DISTRIBUCIÓN DE ESPECÍMENES EN CUPÓN
Según el párrafo QW-153.1 del código ASME Sección IX, acerca de la
aceptación de los ensayos de tensión refiere que la muestra deberá tener
una resistencia de tensión mayor o igual que la del metal base y además
si la muestra rompe dentro del metal base fuera de la soldadura o
interfase de la soldadura, será aceptada mientras la resistencia no sea
más del 5% por debajo de la resistencia del metal base.

78
Los resultados de tensión fueron aceptables ver tabla N⁰ 13 y anexo
N⁰13, Informe Técnico de ensayo de tracción.
TABLA N⁰ 13 RESULTADOS DEL ENSAYO DE TENSIÓN
MUESTRA ESPESOR
(mm)
ANCHO
(mm)
FUERZA DE
ROTURA (Kg)
ESFUERZO
MAXIMO
Kg/mm2 (Mpa)
OBSERVACIÓN
1 25.21 19.28 28305 58.24 (571) Fractura en la
soldadura
2 25.41 19.06 27600 57,02 (559) Fractura en el
metal base
De los resultados obtenidos por el ensayo de tensión podemos explicar
para la muestra 1, que rompió en la soldadura, es aceptable debido a que
el esfuerzo máximo fue 571 Mpa, lo que es mayor al esfuerzo mínimo
específico del metal base que es 450 Mpa
Asimismo, para la muestra 2, que rompió en el metal base, es aceptable
debido a que el esfuerzo de rotura fue 559 Mpa que es mayor que el
esfuerzo mínimo especifico del metal base. El área de rotura de las
probetas presentó ductilidad antes de fractura, ver fig. N⁰ 40
FIGURA N⁰ 40
ROTURA DE LOS ESCÍMENES DE PRUEBA
Fuente: INSPECDAC

79
4.6.4 Seguimiento y control
El seguimiento y control se realizó durante todas las etapas de la
elaboración y calificación del procedimiento, siguiendo recomendaciones
técnicas, especificaciones, requisitos del cliente y lineamientos del ASME
Sección IX. El seguimiento realizado fue básicamente de dos formas que
aseguraron el control y cumplimiento de los lineamientos del código,
estas fueron: inspección visual y validación de los criterios de aceptación.
a) Inspección Visual
Una rigurosa inspección visual asegura el cumplimiento de las
especificaciones en soldadura, de los procesos y de los códigos, es
responsabilidad de quien la ejecute contar con experiencia, entrenamiento
y calificación. Ver anexo N⁰ 1
b) Validación de los criterios de aceptación
La validación son los parámetros bajo los cuales el resultado de las
pruebas o ensayos o proceso en cualquier etapa, cumplen con los
requisitos de los códigos o especificaciones establecidos.
El objetivo de la validación de un procedimiento es demostrar que es
apto para el propósito indicado
A continuación se enlista (Tabla N⁰ 14) los controles efectuados durante
la elaboración y calificación del procedimiento específico de soldadura
(WPS).

80
TABLA N⁰ 14 CHECK LIST DEL PROYECTO WPS GMAW
N⁰
FASE
MATERIA
DESCRIPCION DEL
SEGUIMIENTO Y
CONTROL - FASE N⁰ 4
CONFORMIDAD
1
INICIO
ALCANCES
ESTRUCTURA
TIPO DE SOLDADURA
DETALLES DE
FABRICACIÓN
CALIFICACIÓN WPS,PQR,
ENSAYOS
BAJO COSTO, GMAW
ASME IX
ASTM
AWS
API
MANUAL DE SOLDADURA
NORMATIVA
RQ. CLIENTE
2
PLANIFICACIÓN
SOLDABILIDAD
METAL BASE
PROCESO
WPS PRELIMINAR
PQR
VARIABLES
ESENCIALES
NO ESENCIALES
CARBONO EQUIVALENTE
GMAW
ASME IX
JUNTA
POSICIÓN
METAL BASE
METAL DE APORTE
POSICIÓN
PRECALENTAMIENTO
CARACTERÍSTICAS
ELÉCTRICAS
PROCESO
TÉCNICA
FORMULAS CE, IIW
ESPEC ASTM A572
DIAGRAMA GRAVILLE
GUÍA CESOL
QWs:
402, 310.3, 469.2
403, QB422, SPEC A572,
404, 451.1,GUIA ASTM MB-
MA
405, 432, 442, AWS 5.18
406, 463.3
407, AWS TABLA 3.2, CE,
SEFERIAN
408, HOJA TEC SOLDEXA,
EXPERIENCIA SOLDADOR
409, (H HEAT INPUT)
410, EXP SOLD
3
EJECUCIÓN
CUPÓN PRUEBA
DIMENSIÓN
NÚMERO
LIMPIEZA
211
451.1, 462.1
SOLDADURA
JUNTA
POSICIÓN
METAL BASE
METAL DE APORTE
POSICIÓN
PRECALENTAMIENTO
CARACTERÍSTICAS
ELÉCTRICAS
PROCESO
TÉCNICA
WPS PRELIMINAR

81
ENSAYOS NO
DESTRUCTIVOS
INSPECCIÓN VISUAL
DOBLEZ
RADIOGRAFÍA
QWs: 144, 194
251.1, 163
191, 191.1.2
ENSAYOS
DESTRUCTIVOS
TRACCIÓN QWs: 451.1, 463.3, 153.1
5
CIERRE
WPS
PQR
VARIABLES
ENSAYOS
ASME IX
La fase 4, seguimiento y control, es una fase permanente, se realizó
en todas las demás fases del proyecto, algunas de las actividades de
esta fase se aprecian en las figuras siguientes:
FIGURA N⁰ 41
VERIFICACIÓN DE BISELES DEL CUPON DE PRUEBA

82
FIGURA N⁰ 42
VERIFICACIÓN DE LOS PARÁMETROS ELÉCTRICOS
FIGURA N⁰ 43
VERIFICACIÓN DEL PRECALENTAMIENTO
FIGURA N⁰ 44
VERIFICACIÓN DURANTE EL PROCESO DE SOLDEO

83
FIGURA N⁰ 45
VERIFICACIÓN DE LIMPIEZA ENTRE PASADAS
FIGURA N⁰ 46
INSPECCIÓN VISUAL ENTRE PASADAS
FIGURA N⁰ 47
SOLDEO DE TUBERÍA FORZADA

84
4.6.5 Cierre
Luego de que los ensayos no destructivos y destructivos tuvieron
resultados aceptables o satisfactorios, superando los parámetros
planteados en el WPS preliminar se dió entonces por aprobado el PQR y
se emite el documento.
Este documento (PQR) aprobado, es el que sustenta o respalda al WPS
preliminar, que en consecuencia quedó automáticamente aprobado o
calificado y se emite la documentación aprobada como Procedimiento
de calificación de soldadura. (WPS)
Asimismo el ASME Sección IX, menciona en el párrafo QW-200.2, que el
PQR es un registro de los datos de soldadura empleados en el soldeo de
la muestra de ensayo, contiene las variables esenciales, no esenciales y
cuando se requiera las suplementarias, asimismo, contiene también el
resultado de los ensayos realizados a las probetas.
El WPS calificado es el documento que provee las directrices para que
soldador realice soldaduras en producción en conformidad con el código
Cabe resaltar que mediante la calificación del procedimiento y aprobación
del PQR, el soldador que realizó la prueba queda automáticamente
calificado, dentro de los alcances del ASME Sección IX.
A continuación, se muestran las figuras N⁰ 48 y N⁰ 49 del PQR aprobado
de sustento al WPS, y figuras N⁰ 50 y N⁰ 51 del WPS CALIFICADO

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